Corros. Sci.：电子束熔炼法制造Ti-6Al-4V合金的抗腐蚀性研究

【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

R_P-极化电阻，R_S-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)

本文由材料人编辑部刘锦锦编译，陈炳旭审核，点我加入材料人编辑部.

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