導讀目錄：

1、腐蝕頂刊：3D過渡金屬表面超鈍化膜的形成和故障機制

2、不銹鋼、鎳高溫合金和鈦合金(5)

腐蝕頂刊：3D過渡金屬表面超鈍化膜的形成和故障機制

本文來自微信公眾號材料科學與工程圖2 沉積態Inconel 718合金在NaNO3，圖5 金屬/二次鈍化膜/溶液界面基于點缺陷模型。

圖4 電流密度為20A/cm2時，超鈍化膜（A）上表面和（B）剖面形狀及超鈍化膜，圖1 電流密度為2A/cm2時，超鈍化膜（A）原子細節圖及（B）金屬與（C）微組織特征中的偏析行為誘導各微區表面二次鈍化膜氧，這必然導致超鈍化膜向金屬一側的遷移速率和超鈍化膜。兩相表面膜/膜界面逐漸脫粘，更終導致超鈍化膜開裂(如圖3所示A和圖4A）。

高速流動電解液對超鈍化膜的沖刷作用所誘導的金屬/也會誘導膜破裂失效。此外，在如此高的外加電壓下，膜/溶液界面處的界面反應(4)[如圖5]的反應速率產生的大量金屬陽離子空間不斷向金屬/膜界面移動。

考慮到金屬/膜界面處的界面反應(1)沒有電壓依賴性，未湮滅的金屬陽離子空間在金屬/膜界面處凝結(超鈍化，如圖4所示C如所示)當電流密度達到20時，超鈍化膜更終與金屬脫粘，促進膜破裂 A/cm2時，超鈍化膜局部破裂(如圖4所示B所示）。

*感謝論文作者團隊對本文的大力支持，圖3 電流密度為2A/cm2時，超鈍化膜（A）上表面形狀和（B）剖面形狀及（C，近日，基于點缺陷模型的青島理工大學、西北理工大學和加州大學伯克利分校（PDM）理論，采用FIB-SEM雙束系統和高分辨率TEM激光添加劑，探討了超鈍化膜的形成過程。

闡述了二次鈍化誘導超鈍化膜的形成本質（因此，二次鈍化膜為超鈍化膜），基于金屬微組織特征和點缺陷模型理論，揭示了超鈍化膜的故障Nb以Unveiling the trans。

青島理工大學副教授郭鵬飛是西北理工大學林欣教授和加州大學伯克利分校的**作者D.D，Macdonald根據點缺陷模型，教授是通信作者（PDM）理論，含Cr合金表面鈍化膜（primary passiv，因此，沉積態718合金上形成的鈍化膜晶體框架是Cr2O。

取代陽離子亞晶格上的其他合金元素Cr原子(如Mo)，或出現在鈍化膜中作為間隙原子(如Fe、Ni），進入超鈍化區后，Cr(III)氧化為Cr(VI)[]此時鈍化膜損壞，表面會立即形成其他幾種氧化物(如Ni2O如圖1所示，當反應產物擴散速度較慢時。

氫氧化物或羥基氧化物附著在氧化物表面形成外層。如果氧化物（內層）和氫氧化物（外層）附著在金屬表面，則極化曲線中的二次鈍化區（圖2）可以很好地證明這一點。需要注意的是，通過陽極反應產物的吸附或沉淀形成超鈍化膜的觀點是。

在流動電解液的作用下，電流密度為40A/cm2時仍未達到極限擴散電流密度(見Supplement，即傳質過程不是基于超鈍化溶解實驗和陽極溶解的速率控制步驟PDM，在過渡金屬/二次鈍化膜/溶液界面處建立界面反，本研究澄清了過渡金屬或合金表面在電解加工過程中的超鈍化。

它揭示了超鈍化膜的故障機制，可以極大地促進激光電解整體制造技術的發展。激光電解整體制造技術可以實現高效、低成本的金屬高性能、大、復雜結構，在航空發動機制造中具有廣闊的應用前景。

然而，在電解加工過程中，過渡金屬試件表面形成的超鈍化膜一旦局部損壞，就會誘導選擇性溶解，降低電解加工質量，這在激光添加劑制造過渡金屬構件中尤為突出。需要指出的是，自20世紀70年代以來。

雖然研究人員對超鈍化膜進行了一定數量的研究，但對膜的定義尚未達成一致（如陽極膜和氧化，這意味著人們仍然缺乏對超鈍化膜形成機制的準確理解。鑒于電解加工過程中超鈍化膜的故障，人們普遍認為這是由高速電解液沖刷的，但金屬微組織和膜內缺陷的誘導機制尚不清楚，https://doi.org/10.1016/j。

激光添加劑制造的冶金綜述：不銹鋼、鎳高溫合金和鈦合金（5）

圖26激光光增材制成的激光增材Ti-6Al-4V鈦合金在熱處，當樣品進行熱等靜壓試驗時，在竣工表面處理條件下，疲勞性能沒有明顯變化，但是，在另一項研究中，熱等靜壓處理可以提高疲勞性能。

減少PBF處理的316L不銹鋼表面粗糙度和封閉基，表面加工將竣工材料的疲勞極限從108開始 MPa隨后的退火進一步提高到294 MPa，317 MPa疲勞，對一對Ti-6Al-4V多軸加載試樣研究表明。

除低周疲勞扭轉試驗外

激光能量的增加導致熔池尺寸和溫度梯度的增加，導致更大的先驗晶粒和更厚的板條。此外，由于Ti–6Al–4V合金的輕微加工淬透性。

柔性的增加通常伴隨著強度的顯著損失。根據表6中顯示的數據，增材鈦合金的抗拉強度、延伸率和故障之間可以建立，這取決于增材鈦合金相對于這些合金的常規狀態，如圖24所示。

根據這一點，從傳統狀態到DED線材、DED粉末和PBF這種發展可以用來改變材料的沉積方式，提高結構的強度，變得更脆延展性）AM江蘇激光聯盟陳長軍的原創作品凝固冷卻速度。

來源：A review on metallurgi，nickel superalloys，and titanium alloys，Journal of Materials Rese，圖27 (a) Inconel 718高溫合金的S，(b) Ti-6Al-4V鈦合金不同LAM參數下。

第二張圖中的陰影顏色圖案通過SLM高熱輸送和快速冷卻速度產生的精細馬氏體結構（α′）除了細化晶粒外，還可以通過控制參數來提高屈服強度和延展性。

與層狀α與傳統合金(不銹鋼、鎳基高溫合金和鈦合金)相比，馬氏體相較細的板條在保持延展性的同時提供更高的強度。.1.2.通過比較這些合金與商業生產合金的性能，強調了主要機械特性之間的一些相似性和差異，根據文獻中的報告，通常通過優化可以發現典型的趨勢LAM加工條件整合3D對應物有關。

與傳統制造相比，由于冷卻速率高、循環處理好，在所有情況下逐層沉積形成較細的晶粒結構，產生較高的機械強度。因此，在確定固結對應物的微結構和殘余應力時，熱輸入具有其他類型激光添加劑制造的金屬和合金的微結構。

由于這些參數與樣品的疲勞性能有關，熱輸入可視為影響疲勞性能的參數。b顯示不同線性熱輸入沉積Ti–6Al，在熱輸入為0.3 ~ 0.08 J/mm當熱輸入為0.222時，相對于0.125 J/mm，增加熱輸入可以輕微提高疲勞性能。

然而，過度增加到0.3 J/mm，疲勞強度為350 MPa降至300 MPa，另一方面，由于熔融不足，這被認為是大量和大尺寸孔隙的結果。

能量密度低于0.125 J/mm樣品的疲勞極限(，結果表明，未熔合和拉長的缺陷對組件的疲勞性能有更大的影響，如圖25所示a、b因此，即使是輕微的應力消除熱處理也會影響樣品的各向異性，從而在不顯著降低強度的情況下提高延展性，這種方法可以提高機械性能，類似于商業和鍛造Ti–6Al–4V零件的機械性能。

圖25c顯示了SLM在不同方向上，樣品的拉伸性能略好于鍛造材料，但延展性較差。根據圖26所示的更高機械性能比較，LAM同樣，制造零件的抗拉強度略高于商業對應零件。

其延展性低于商業制造結構的問題仍然存在，LAM組件中更關鍵的疲勞強度相關問題是裝配部件的表，因為它可能作為應力集中點，導致裂紋萌生更快Ti–6Al–4V合金。

這一前提用于測試，結果表明，表面粗糙度的降低會提高裝配部件的疲勞壽命。此外，316L和15-5 PH在竣工條件下加入不銹鋼，表面加工后。

316L不銹鋼零件的疲勞極限為200MPa2.機械加工和拋光的結合導致疲勞極限高達269 MPa，相比之下，鍛造316L不銹鋼的疲勞極限更多為207 MPa，在15-5 PH加工試樣LAM849 MPa疲勞極限。

明顯高于鍛件疲勞極限(270–372 MPa，對DED預制Ti–6Al–4V組件的其他研究表明，表面附近存在尖銳特征的大間隙，對零件的疲勞壽命影響更大，LAM參數的優化會導致制造過程中微觀結構的細化，從而使加熱循環作為先前沉積層的熱處理。

由于冷卻速度低，該方法導致馬氏體相的原位分解，從而實現高強度和高延展性，DED加工成分的屈服強度通常低于PBF基于冷卻速度和制造零件的微觀結構，制造零件對機械性能重，經熱處理DED制造的Inconel 718高溫，盡管LAM制造的零件具有多孔結構，但其疲勞極限幾乎與鍛造部件相同。

值得一提的是，裂紋從樣品表面附近開始。試驗結束后，可在斷裂表面發現氣體和未熔化引起的高密度孔隙。孔隙率通常隨結構幾何形狀而變化，影響機械性能。

缺陷可能會對其他方向的機械性能產生不同的影響。在線形狀缺陷（如未熔化）中，孔隙對建筑方向有影響（Z軸)的機械性能損傷遠大于縱向(，這是由于垂直定位的這些缺陷，導致高應力集中在水平荷載的邊緣。

在承受縱向荷載時，沒有明顯的應力集中。據報道，此類部件的伸長率相差近30%。江蘇激光聯盟簡介：，3.2.3。

本文重點介紹了金屬零件的疲勞性能LAM整合技術的現狀強調了不同制造路線、微結構和功能特性之間的關系。激光參與熔化原材料產生的高溫梯度會導致零制造。此外，快速凝固會導致不平衡的微結構和階段形成，這可能會在局部發生變化。

由于工藝參數和制造方法的變化 化，熱流通常各向異性地傾向于建造方向作為更高導熱方向，因此，預計微結構織構和細長晶粒會導致制造零件的各向異性性，由于LAM方法中的逐層處理。