Corros. Sci.：电子束熔炼法制造Ti-6Al-4V合金的抗腐蚀性研究
2017-08-31 13:37:04
作者：本网整理 来源：材料人
【引言】
Ti基合金由于其优异的耐腐蚀性，良好的生物相容性和可靠的机械性能等因素而广泛应用于生物医学，海洋，军事和海洋应用领域。电子束熔炼法（EBM）制造的Ti-6Al-4V合金的机械性能与锻件的性能一样高，并且形状复杂，精度高，因此受到广泛的关注。然而，对由EBM制造的Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性研究甚少。
【成果简介】
北京时间8月10日，中南大学李云平教授和刘彬副教授（共同通讯作者）在Corrosion Science网站上在线发表了题目为“Building Direction Dependence of Corrosion Resistance Property of Ti–6Al–4V Alloy Fabricated by Electron Beam Melting”的文献。在本文中，研究人员采用EBM技术制造了对称轴偏离堆积方向不同角度，分别为0°、45°、55°、90°的Ti-6Al-4V合金样品。通过一些方法得到了试验之前和之后的微观结构表征。结果表明了在1M HCl溶液中，EBM合金的抗腐蚀性以45°、90°、55°、0°的顺序略微地增加。这种差异归因于随着堆积方向变化的晶界密度和β相。
【图文导读】
图1 EBM 制造Ti-6Al-4V柱状合金样品三维原理图
该样品大小为φ 15×100，且样品截面用于实验。
图2 EBM 制造Ti-6Al-4V柱状合金样品的XRD表征该图
显示合金样品分别沿着0°、45°、55°、90°的堆积方向。
图3 样品垂直剖面图的EBSD IPF图
a. 0°样品；b. 45°样品；c. 55°样品；d. 90°样品。
图4 样品垂直剖面图的EBSD<0001>α极像图
a. 0°样品；b. 45°样品；c. 55°样品；d. 90°样品。
图5 未累积和累积晶界线密度-晶界角函数
a. 0°样品；b. 45°样品；c. 55°样品；d. 90°样品。
图6 样品垂直剖面图的EBSD IQ+相位图
a. 0°样品；b. 45°样品；c. 55°样品；d. 90°样品。
图7 偏离堆积方向0°、45°、55°、90° EBM Ti-6Al-4V合金的动电位曲线
每个矩形中的三条曲线在相同条件下获得。
图8 EBM 制造Ti-6Al-4V柱状合金的EIS测量图
a. 最佳拟合奈氏图；插图为分析阻抗谱的等值磁路图b. 最佳拟合波特图。
图9 Rp和Rs的算术平均值和均方差
RP-极化电阻，RS-溶液电阻；Rp（104Ω cm2）的高值表示形成钝化膜。
图10 EBM 制造Ti-6Al-4V柱状合金的SEM图像表征
a和b图分别为在1M HCl溶液中，进行电化学极化腐蚀到+1.5V实验前和后的表征。
【小结】
本文详细地分析了不同堆积方向上的合金耐腐蚀性，主要结论如下：在1M HCl溶液，四个不同堆积方向样品的抗腐蚀性能顺序为45°＜90°＜55°＜0°。由密排六方结构的针状α相和少量体心立方结构的β- Ti相决定着EBM Ti-6Al-4V合金的微观结构。四个不同堆积方向的样品单位面积晶界长度明显不同。β相的数量和单位面积上的晶界长度以45°＜90°＜55°＜0°的顺序增加。由于微观结构中α相和β相的数量和单位面积中晶界的长度不同，从而导致了抗腐蚀性能的差异。
文献链接：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）
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