Corros. Sci.：電子束熔煉法制造Ti-6Al-4V合金的抗腐蝕性研究

【引言】

Ti基合金由于其優異的耐腐蝕性，良好的生物相容性和可靠的機械性能等因素而廣泛應用于生物醫學，海洋，軍事和海洋應用領域。電子束熔煉法(EBM)制造的Ti-6Al-4V合金的機械性能與鍛件的性能一樣高，并且形狀復雜，精度高，因此受到廣泛的關注。然而，對由EBM制造的Ti-6Al-4V合金的耐腐蝕性研究甚少。

【成果簡介】

北京時間8月10日，中南大學李云平教授和劉彬副教授(共同通訊作者)在Corrosion Science網站上在線發表了題目為“Building Direction Dependence of Corrosion Resistance Property of Ti–6Al–4V Alloy Fabricated by Electron Beam Melting”的文獻。在本文中，研究人員采用EBM技術制造了對稱軸偏離堆積方向不同角度，分別為0°、45°、55°、90°的Ti-6Al-4V合金樣品。通過一些方法得到了試驗之前和之后的微觀結構表征。結果表明了在1M HCl溶液中，EBM合金的抗腐蝕性以45°、90°、55°、0°的順序略微地增加。這種差異歸因于隨著堆積方向變化的晶界密度和β相。

【圖文導讀】

圖1 EBM 制造Ti-6Al-4V柱狀合金樣品三維原理圖

該樣品大小為φ 15×100，且樣品截面用于實驗。

圖2 EBM 制造Ti-6Al-4V柱狀合金樣品的XRD表征

該圖顯示合金樣品分別沿著0°、45°、55°、90°的堆積方向。

圖3 樣品垂直剖面圖的EBSD IPF圖

a. 0°樣品；

b. 45°樣品；

c. 55°樣品；

d. 90°樣品。

圖4 樣品垂直剖面圖的EBSD<0001>α極像圖

a. 0°樣品；

b. 45°樣品；

c. 55°樣品；

d. 90°樣品。

圖5 未累積和累積晶界線密度-晶界角函數

a. 0°樣品；

b. 45°樣品；

c. 55°樣品；

d. 90°樣品。

圖6 樣品垂直剖面圖的EBSD IQ+相位圖

a. 0°樣品；

b. 45°樣品；

c. 55°樣品；

d. 90°樣品。

圖7 偏離堆積方向0°、45°、55°、90° EBM Ti-6Al-4V合金的動電位曲線

每個矩形中的三條曲線在相同條件下獲得。

圖8 EBM 制造Ti-6Al-4V柱狀合金的EIS測量圖

a. 最佳擬合奈氏圖；插圖為分析阻抗譜的等值磁路圖

b. 最佳擬合波特圖。

圖9 Rp和Rs的算術平均值和均方差

R_P-極化電阻，R_S-溶液電阻；Rp（104Ω cm²）的高值表示形成鈍化膜。

圖10 EBM 制造Ti-6Al-4V柱狀合金的SEM圖像表征

a和b圖分別為在1M HCl溶液中，進行電化學極化腐蝕到+1.5V實驗前和后的表征。

【小結】

本文詳細地分析了不同堆積方向上的合金耐腐蝕性，主要結論如下：在1M HCl溶液，四個不同堆積方向樣品的抗腐蝕性能順序為45°＜90°＜55°＜0°。由密排六方結構的針狀α相和少量體心立方結構的β- Ti相決定著EBM Ti-6Al-4V合金的微觀結構。四個不同堆積方向的樣品單位面積晶界長度明顯不同。β相的數量和單位面積上的晶界長度以45°＜90°＜55°＜0°的順序增加。由于微觀結構中α相和β相的數量和單位面積中晶界的長度不同，從而導致了抗腐蝕性能的差異。

文獻鏈接：Building Direction Dependence of Corrosion Resistance Property of Ti–6Al–4V Alloy Fabricated by Electron Beam Melting(Corros. Sci., 10 August, 2017, DOI: 10. 1016/j. corsci. 2017. 08. 008)

本文由材料人編輯部劉錦錦編譯，陳炳旭審核，點我加入材料人編輯部.

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