中国激光, 2019, 46 (3): 0302003, 网络出版: 2019-05-09   

送粉式激光增材制造TC4钛合金熔覆层组织及电化学腐蚀行为的研究 下载: 1300次

Microstructure and Electrochemical Corrosion Behavior of TC4 Titanium Alloy Cladding Layer Prepared with Powder Feeding Laser Additive Manufacturing
作者单位
天津工业大学激光技术研究所, 天津 300387
图 & 表

图 1. 激光增材制造示意图

Fig. 1. Schematic of laser additive manufacturing

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图 2. 不同扫描速率下制备的熔覆层的XRD衍射图谱

Fig. 2. XRD diffraction spectra of cladding layers prepared at different scanning speeds

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图 3. 不同扫描速率下制备的试样的横截面形貌。(a) 4 mm/s,基体/熔覆层结合区;(b) 10 mm/s,基体/熔覆层结合区;(c) 16 mm/s,基体/熔覆层结合区;(d) β晶界;(e) 4 mm/s,熔覆层中部;(f) 10 mm/s,熔覆层中部;(g) 16 mm/s熔覆层中部;(h)基体

Fig. 3. Cross-section of samples prepared at different scanning speeds. (a) 4 mm/s, bonding zone of the substrate and cladding layer; (b) 10 mm/s, bonding zone of the substrate and cladding layer; (c) 16 mm/s, bonding zone of the substrate and cladding layer; (d) β-grain boundary; (e) 4 mm/s, middle of cladding layer; (f) 10 mm/s, middle of cladding layer; (g) 16 mm/s, cladding layer; (h) substrate

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图 4. 元素含量的EDS分析结果。(a)点D;(b)点E;(c)点F

Fig. 4. EDS analysis of element content. (a) Point D; (b) point E; (c) point F

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图 5. 不同扫描速率下制备的熔覆层的显微硬度测试结果。(a)显微硬度分布;(b)平均显微硬度;(c)偏差值

Fig. 5. Tested microhardness of cladding layer prepared at different scanning speeds. (a) Microhardness distribution; (b) average microhardness; (c) microhardness difference

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图 6. 不同扫描速率下制备的熔覆层的动电位极化曲线

Fig. 6. Polarization curves of dynamic potential of cladding layers prepared at different scanning speeds

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图 7. 不同扫描速率下制备的熔覆层的EIS结果。(a) Nyquist曲线;(b)波特图

Fig. 7. EIS results of cladding layers prepared at different scanning speeds. (a) Nyquist curves; (b) bode diagram

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图 8. 等效模拟电路图

Fig. 8. Equivalent simulated circuit diagram

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图 9. 不同扫描速率下制备的熔覆层在电化学腐蚀后的SEM照片。(a) 4 mm/s;(b) 10 mm/s;(c) 16 mm/s;(d)基体

Fig. 9. SEM images of cladding layers prepared at different scanning speeds. (a) 4 mm/s; (b) 10 mm/s; (c) 16 mm/s; (d) substrate

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表 1TC4钛合金粉末的化学成分

Table1. Chemical composition of TC4 alloy powders

ElementsTiAlVFeCNHO
Mass fraction /%Bal.6.154.050.280.080.040.010.18

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表 2极化曲线的标准腐蚀参数

Table2. Standard corrosion parameters of polarization curve

SampleEcorr /Vicorr /(μA·cm-2)Epp /Vvcorr /(mm·a-1)Rp
Cladding layer (4 mm·s-1)-0.68844.62020.88840.05434425144
Cladding layer (10 mm·s-1)-0.43711.23371.18710.01451198966
Cladding layer (16 mm·s-1)-0.70659.40970.85650.11068012975
Substrate-0.48220.62651.33220.007369145800

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表 3等效模拟电路的电气参数

Table3. Electrical parameters of equivalent simulated circuit

SampleRs /(Ω·cm-2)Qc-Y0 /(10-5 Ω-1·s-n·cm-2)nRt /(Ω·cm-2)Cdl /(10-4 F·cm-2)Rct /(Ω·cm-2)e /%
Cladding layer (4 mm·s-1)1.8104.6730.90725856.0486506<6.191
Cladding layer (10 mm·s-1)1.4252.6080.918134001.16911500<3.946
Cladding layer (16 mm·s-1)1.59215.520.9081637252.11332<2.324
Substrate1.2582.1910.77814030.12597390<3.327

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表 4不同扫描速率下制备的熔覆层的点蚀参数

Table4. Pitting parameters of cladding layers prepared at different scanning speeds

SampleEb /VEp /VEb-Ep /V
Cladding layer (4 mm·s-1)-0.682570.24067-0.92324
Cladding layer (10 mm·s-1)-0.318811.14370-1.46251
Cladding layer (16 mm·s-1)-0.689370.27289-0.97226
Substrate-0.239341.40060-1.63994

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冯晓甜, 顾宏, 周圣丰, 雷剑波. 送粉式激光增材制造TC4钛合金熔覆层组织及电化学腐蚀行为的研究[J]. 中国激光, 2019, 46(3): 0302003. Xiaotian Feng, Hong Gu, Shengfeng Zhou, Jianbo Lei. Microstructure and Electrochemical Corrosion Behavior of TC4 Titanium Alloy Cladding Layer Prepared with Powder Feeding Laser Additive Manufacturing[J]. Chinese Journal of Lasers, 2019, 46(3): 0302003.

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