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为什么3D打印的316L不锈钢在海水中容易发生点蚀腐蚀？这正是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员努力寻找答案的问题。他们对这种用于海军应用的金属进行了彻底研究，旨在揭示其退化的根本原因。他们的发现表明，在激光熔化过程中留下的渣滓积累在材料表面，导致形成空洞或小坑
在许多工业应用中，金属常常会受到腐蚀，即由环境引起的化学反应导致的退化。腐蚀可以控制，但重要的是要知道引起腐蚀的原因。腐蚀有几种形式，包括点蚀。具体来说，金属的保护氧化层会退化，并在此过程中失去电子。当存在于水环境中时，会发生电化学反应，导致形成小洞，因此得名“点蚀腐蚀”。对于受影响的部件来说，这些空洞的深度不同，其后果的严重性也不同。有趣的是，控制海水中的点蚀腐蚀面临重大挑战。这正是海军应用选择316L不锈钢的原因，因为它以其卓越的机械性能和抵抗此类点蚀腐蚀的能力而闻名。
然而，3D打印的316L不锈钢能有效缓解点蚀腐蚀吗？随着海洋工业对聚合物和金属的增材制造显示出越来越大的兴趣，这个问题变得尤为重要，特别是关于金属认证的问题。这正是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员开展这项研究的原因。首席作者索尼尼·森-布里顿解释说，“点蚀腐蚀极难理解，因为它的随机性，但我们确定了引起或启动这种类型腐蚀的材料特性。虽然我们观察到的渣滓与传统制造材料中的渣滓看起来不同，但我们假设它们可能是316L发生点蚀腐蚀的原因。”
在他们的研究中，团队发现3D打印金属也会受到这种点蚀腐蚀现象的影响，而这是由硅和锰等脱氧剂创建的渣滓引起的。然而，在使用更传统的制造过程时，这种渣滓可以使用砂轮等工具去除。但在增材制造中，这种后处理类型不再有意义。
通过采用透射电子显微镜和离子束铣削等方法，研究人员仔细检查了3D打印金属中的渣滓，并得出了重要结论。他们发现，这些过程在钢中创造了不连续性，使得海水能够渗入并随后降解部件。这一发现为修改材料的力学性能和提高其耐蚀性开辟了新途径，从而拓宽了其潜在应用范围。理解渣滓形成的机制可能导致设计具有增强的抗水性、耐用性和结构完整性的部件。
激光熔化粉床可能为理解点蚀提供更好的理解。研究人员补充说：“当我们3D打印材料时，它对力学性能更好，从我们的研究中，我们也了解到它对耐蚀性也更好，”Voisin说。“在过程中形成的表面氧化物是在高温下发展的，这也给它带来了许多不同的性质。令人兴奋的是理解材料腐蚀的原因，为什么它比其他技术更好，以及背后的科学。这一次又一次地证实，我们可以使用激光粉床熔融增材制造（AM）来改进我们的材料性能，远远超出我们可以用其他技术做到的。”
这意味着从初始阶段就改变金属粉末的配方，确保去除硅和锰，这些已知的渣滓形成和随后腐蚀的罪魁祸首。这标志着一个有希望的进步，不仅对海事领域，也对各种其他严苛行业而言！
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国家会展中心（上海）7.1&8.1馆
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