據(jù)悉，美國(guó)Stony Brook大學(xué)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)316不銹鋼的腐蝕行為和底層材料之間的密切聯(lián)系，顛覆了打印合金的路徑。

Stony Brook University 

激光增材制造是一種通過(guò)熔化和再固化金屬粉末逐層制造零件的3D打印技術(shù)，為研究如何設(shè)計(jì)獨(dú)特結(jié)構(gòu)材料的科學(xué)家?guī)��?lái)了一次復(fù)興。Stony Brook大學(xué)的研究人員做了一項(xiàng)新研究，揭示了激光增材制造的316L不銹鋼的腐蝕行為和底層材料結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系。316L不銹鋼是一種耐腐蝕金屬，廣泛用于海軍應(yīng)用。

研究人員通過(guò)多模態(tài)同步加速器x射線技術(shù)發(fā)現(xiàn)了打印參數(shù)和材料缺陷狀態(tài)之間的新聯(lián)系。這使得研究人員能夠繪制出一種更耐腐蝕的打印合金的工程路徑。

L-PBF 316L蝕刻表面的光學(xué)（左）和掃描電子（右）顯微照片，作為打印速度的函數(shù)：（a）550（b）650（c）700 毫米/秒。

這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在《增材制造》11月刊上，它可能使未來(lái)通過(guò)在納米尺度上修復(fù)缺陷，生產(chǎn)出高度耐腐蝕的不銹鋼成為可能。該研究還表明，多模態(tài)同步加速器技術(shù)正在成為建立打印過(guò)程、材料底層結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)性能之間相關(guān)性的重要工具。

考慮到高位錯(cuò)密度區(qū)域與已知會(huì)降低腐蝕性能的化學(xué)不均勻性形成之間的空間相關(guān)性，研究結(jié)果證明了微觀結(jié)構(gòu)缺陷狀態(tài)及其隨印刷速度的變化對(duì)L-PBF 316L耐均勻和局部腐蝕性的影響。

“我們研究的主要重點(diǎn)是，了解激光增材制造的316L不銹鋼在3D打印過(guò)程固有的快速凝固速率所形成的微觀結(jié)構(gòu)缺陷的情況下的腐蝕行為。”JasonTrelewicz博士解釋道。他是材料科學(xué)與工程副教授，同時(shí)也是工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院和高級(jí)計(jì)算科學(xué)研究所的通信作者。“我們發(fā)現(xiàn)，雖然打印316L合金的均勻表面腐蝕與傳統(tǒng)316L合金相似，但打印材料對(duì)點(diǎn)蝕的敏感性增加，特別存在于我們同步加速器測(cè)量發(fā)現(xiàn)的缺陷密度最大的樣品中。”

對(duì)額外制造的316L不銹鋼的多模態(tài)研究顯示，在亮場(chǎng)透射電子顯微鏡(灰度)和疊加的x射線熒光圖(彩色)中，合金元素的不均勻和相關(guān)分布。資料來(lái)源:Stony Brook大學(xué)的W. Streit Cunningham博士和Jason Trelewicz教授

該316L樣本由合作者Guha Manogharan教授在賓夕法尼亞州立大學(xué)打印。該團(tuán)隊(duì)在Brookhaven的功能納米材料中心（CFN）進(jìn)行了相關(guān)電子顯微鏡檢查，并在Stony Brook大學(xué)進(jìn)行了腐蝕測(cè)量。

(a）在700mm /s下打印的L-PBF 316L樣品上通過(guò)疊片重建得到的x射線相圖。

除了新型增材制造材料的發(fā)展，Trelewicz說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了相關(guān)同步x射線和電子顯微鏡測(cè)量在構(gòu)建激光增材制造材料體積平均微觀結(jié)構(gòu)趨勢(shì)的詳細(xì)圖像中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

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