北京科技大學(xué)周奕騏團(tuán)隊(duì)：增材制造的MoNi高合金化316L不銹鋼的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)！

來(lái)源：焊接科學(xué)

近日，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院北京材料基因工程高精尖創(chuàng)新中心的周奕騏特聘副研究員團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)、上海材料研究所、中國(guó)海洋大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作在《Journal of Materials Research and Technology》發(fā)表最新研究成果“Pit growth kinetics of additively manufactured MoNi over-alloyed type 316L stainless steel”，對(duì)鍛造、激光粉末床熔合(LPBF)和MoNi合金化的LPBF型316L不銹鋼的顯微組織進(jìn)行了比較。周奕騏特聘副研究員為通訊作者。

結(jié)果表明：在LPBF制備的316L不銹鋼中添加Mo和Ni會(huì)產(chǎn)生ẟ鐵素體。采用動(dòng)電位極化對(duì)所有微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行排序，LPBF+MoNi比LPBF和鍛造材料具有更高的腐蝕抗力。采用雙極電化學(xué)分析表明，LPBF樣品具有最低的臨界點(diǎn)蝕電位和最高的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)。LPBF+MoNi不銹鋼的耐腐蝕性能最好。微小的孔隙對(duì)點(diǎn)蝕性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

圖1. 變形316L不銹鋼與（a）LPBF和（b）LPBF+MoNi 316L不銹鋼的X射線衍射光譜。

圖2. (a) 在0.6 M NaCl中進(jìn)行鍛造、LPBF和LPBF+MoNi 316L不銹鋼的3電極動(dòng)電位極化測(cè)試，(b) LPBF 316L 不銹鋼的外延區(qū)。

圖3. 鍛造、LPBF和 LPBF + MoNi 316L 不銹鋼在不同平面上的BPE氧化邊緣的光學(xué)圖像。

關(guān)鍵結(jié)論

對(duì)鍛造、LPBF和LPBF+MoNi 316L不銹鋼的顯微組織和點(diǎn)蝕性能進(jìn)行了比較分析。主要發(fā)現(xiàn)總結(jié)如下。

（1）鍛造不銹鋼和LPBF 316L不銹鋼為全奧氏體不銹鋼。然而，LPBF+MoNi 316L不銹鋼含有ẟ鐵素體相。鐵素體的面積分?jǐn)?shù)在XOY、YOZ和XOZ平面中是不同的。與鍛造鋼相比，LPBF 316L不銹鋼表現(xiàn)出更高的Epit。此外，LPBF+MoNi 316L不銹鋼經(jīng)動(dòng)電位極化測(cè)試后未觀察到凹坑。此外，動(dòng)電位極化測(cè)試表明XOY、YOZ和XOZ平面之間的腐蝕性能沒有差異。

（2）雙極電化學(xué)在316L型不銹鋼上產(chǎn)生線性電位梯度。LPBF316L不銹鋼的臨界點(diǎn)蝕電位和點(diǎn)蝕生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)比鍛造不銹鋼更差。此外，LPBF+MoNi 316L不銹鋼表現(xiàn)出優(yōu)異的點(diǎn)蝕性能，這從最高的臨界點(diǎn)蝕電位、最低的成核概率和最慢的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)可以看出。

（3）與點(diǎn)蝕競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，縫隙腐蝕在膨脹過程中獲得更大的電流密度。添加2%的Mo和Ni改善了點(diǎn)蝕性能。然而，它無(wú)法解決在相對(duì)較低的施加電位下成核的大尺寸凹坑的問題。

通訊作者
周奕騏，博士，北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院特聘副研究員，碩士生導(dǎo)師。2020年畢業(yè)于英國(guó)曼徹斯特大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位。其后在曼徹斯特大學(xué)從事博士后研究工作，2021年起在北京科技大學(xué)新材料技術(shù)研究院進(jìn)行教學(xué)科研工作。主持并參與7項(xiàng)包含英國(guó)政府未來(lái)能源結(jié)構(gòu)等在內(nèi)的科技任務(wù)。從事的研究方向?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕，局部腐蝕，氫脆以及腐蝕防護(hù)等，以第一作者/通訊作者在Electrochimica Acta, Electrochemistry Communications 等期刊上發(fā)表SCI論文10余篇 (包括一篇封面文章)。擔(dān)任Electrochimica Acta等多個(gè)國(guó)際知名刊物的審稿人。先后獲得SCI Electrochemistry 一等獎(jiǎng), 牛津儀器顯微分析成功優(yōu)質(zhì)作品獎(jiǎng)等。

論文引用
Zhou Y, Kong D, Wang L, et al. Pit growth kinetics of additively manufactured MoNi over-alloyed type 316L stainless steel[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2023.

https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.11.210