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据悉，土耳其加齐大学增材制造技术应用与研究中心EKTAM、德克萨斯农工大学科研人员报道了激光粉末床熔融AlSi10Mg合金中的腐蚀研究研究。相关研究以“Corrosion in laser powder bed fusion AlSi10Mg alloy”为题发表在《Engineering Reports》上。
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AlSi10Mg铝合金是一种广泛使用的工程材料，具有极高的强度重量比，且易于加工。它常用于航空航天、医疗和汽车行业，具有优异的机械加工和铸造性能，而且易于制成细粉。近年来，它已成为最常用的增材制造（AM）轻质材料之一。其粉末状的化学成分和稳定性使其成为激光粉末床熔融（LPBF）应用的理想材料。它是为数不多的可使用AM进行稳定加工的铝合金之一。关于铝合金的机械性能和设计策略已进行了大量研究，但对其腐蚀行为的关注却少得多。本文综述了使用LPBF工艺制造AlSi10Mg时的腐蚀行为以及微观结构与腐蚀之间的相关性。具体主题包括腐蚀性能、腐蚀问题（孔隙、表面粗糙度和残余应力）以及被动膜形成机制，并与传统制造的同类产品进行比较。此外，本综述还讨论了减轻和避免LPBF加工AlSi10Mg 零件腐蚀的可用方法，包括相关的后处理方法。![]()
图 1：（A、C）气孔，（B、D）未形成熔合孔缺陷
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图 2：亚共晶AlSiMg合金的显微组织（A）铸态，（B）AMed，（C）EBSD 图像显示构建成型方向上的原生铝柱状晶粒，（D）水平方向上的原生铝晶粒结构
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图 3：浸泡168小时后的AlSi10Mg合金显微图：（A-C）二次电子图像和（D）背散射电子图像
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图 4：通过(A)渗透(B)薄膜破坏和(C)吸附机制形成凹坑的示意图
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图 5：在3.5% NaCl溶液中浸泡45天后，对打印合金和铸造合金腐蚀侵蚀的OM分析
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图 6：在3.5%NaCl溶液中浸泡30天后，不同表面光洁度的LPBF试样上点蚀形态的横截面分析
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图 7：（A、B）在1g /L曝气NaCl溶液中抛光试样和原试样的腐蚀形态，（C）在每升含 3.5g /L曝气NaCl溶液中抛光试样的腐蚀形态，以及（D）放大的熔池边界选择性腐蚀形态
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图 8：在3.5g /L NaCl中进行电位测试后，(A)未处理试样和(B)热处理试样的扫描电镜图像
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图 9：浸泡45天的AlSi10Mg样品的扫描电镜图像：（A、B）未经处理，在（C、D）300°C和（E、F）400°C 下热处理2小时
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图 10：带有不同涂层的合金样品在电位极化后的表面形貌：(A)原状，(B)ED和(C)ELD AueNi
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图 11：(A)原状和(B)热处理AlSi10Mg合金在3.5 wt% 氯化钠溶液中的腐蚀情况
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图 12：对AlSi10Mg进行IGC测试的扫描电镜：（A）SZ-BM 接口表面，（C）顶部和（E）侧面样品，以及各自的放大倍数（B、D、F）
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图 13：形态观察：(A)原样和(B)经过UPT处理的AlSi10Mg样品
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图 14：在NaCl溶液（3.5%）中进行LCCF后，（A、B）原样和（C-F）铸造合金的断裂面
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图 15：空化暴露2小时后的表面：(A) Cast，(B) Cast -T6，(C) AM，(D)
AM-T6，(E) AM -HIP-T6 样品
文章综述了LPBF-AlSi10Mg样品和传统制造的同类产品的腐蚀性能，重点研究了缺陷、微观结构、后处理和耐腐蚀性之间的相关性。通过对以往研究的深入研究，可以得出以下结论：1.由于AM工艺和材料领域中存在的各种关键因素，试样的微观结构和密度会发生显著变化。这些因素包括原料特性、激光输入的功率或能量密度、扫描策略、扫描速度、构建方向、层厚度和曝光时间。在改变试样密度和微观结构的过程中，每个参数都有其独特的意义。微观结构的改变反过来又会对试样的机械和腐蚀特性产生深远影响。2.冶金缺陷，特别是孔隙，在影响 LPBF-AlSi10Mg 合金的腐蚀特性方面起着关键而有害的作用。这些孔隙是腐蚀性物质渗入材料的通道，从而导致腐蚀率升高。此外，非球形孔隙还能形成促进局部腐蚀的微环境，如缝隙腐蚀和点腐蚀。孔隙，尤其是LOF孔隙，会大大降低打印部件的密度和均匀性，进一步损害材料的耐腐蚀性。这些孔隙能够成为腐蚀性物质的通道，其有害影响由此可见一斑。然而，气孔在引发AM AlSi10Mg合金点腐蚀中的作用仍是该领域专家正在研究和积极讨论的一个方面。3.后处理技术，包括热处理和表面处理，已被用来提高AM AlSi10Mg合金的性能。虽然这些方法改善了AMed样品的机械性能，但解决热处理造成的腐蚀性能下降问题至关重要。为了有效解决这一问题，确保这些合金在各种工程应用中的整体质量和可靠性，有必要进行进一步的研究和优化。4.在LPBF工艺中加入回收原料粉末，可对减少碳排放产生积极影响。为了进一步改进这一工艺，采用有效的技术（如压制）有助于减少熔池边界微裂纹的产生。因此，使用回收粉末打印样品的性能可以得到显著改善，从而使AM行业的生产实践更具可持续性和环保性。5.对AM AlSi10Mg合金腐蚀特性的研究目前还处于初步阶段。需要进一步调查，以精确评估它们在实际环境条件下对不同形式的局部腐蚀，特别是缝隙腐蚀的抗性。
来源：长三角G60激光联盟
