鋁合金材料比強(qiáng)度高和耐蝕性能優(yōu)異，在汽車工業(yè)和航空航天等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，有研究表明使用SLM方法制備的鋁合金材料的力學(xué)性能超過傳統(tǒng)的鑄造材料甚至到達(dá)塑性成形鋁合金的水平。此外，作為綜合性能的重要參考依據(jù)，腐蝕性能是零件在服役過程中的一個(gè)重要因素,材料的耐腐蝕能力不容忽視，SLM打印鋁合金的腐蝕性能研究成果將成為鋁合金產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料成分調(diào)整和打印工序改進(jìn)的重要參考依據(jù)。

SLM成形與傳統(tǒng)工藝成形鋁合金零件在顯微組織、性能方面有著明顯差異，總結(jié)目前對(duì)SLM方法打印鋁合金的腐蝕性為的研究對(duì)進(jìn)一步指導(dǎo)和推進(jìn)SLM打印技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。針對(duì)普遍關(guān)心的3D打印-選區(qū)激光熔化成型金屬零件-鋁合金零件的腐蝕行為，近期發(fā)表的綜述論文CorrosionBehaviorsofSelectiveLaserMeltedAluminumAlloys:AReview（選區(qū)激光熔化成型鋁合金的腐蝕研究綜述），圍繞相關(guān)問題進(jìn)行了系統(tǒng)綜述，特別介紹了3D打印特有的微觀組織、熱處理和表面狀態(tài)對(duì)腐蝕行為的影響。

 

在該綜述中，作者首先了介紹了SLM增材制造方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，然后詳細(xì)總結(jié)了SLM法制備的鋁合金材料的微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及在后續(xù)熱處理后微觀結(jié)構(gòu)的演變，及其對(duì)腐蝕行為的影響。系統(tǒng)總結(jié)了SLM鋁合金材料在后續(xù)熱處理前后的腐蝕行為，如腐蝕速率、腐蝕形貌和電化學(xué)性能（極化曲線和交流阻抗譜）。最后，指出了SLM打印鋁合金在腐蝕行為研究上面臨的挑戰(zhàn)，并對(duì)未來的相關(guān)研究提供了參考建議。

 

圖一SLM打印技術(shù)的示意圖,3D打印（SLM）的汽車LED大燈散熱器，圖片來源：Betatype(封面圖片)

表1  3D打印（SLM）鋁合金腐蝕行為研究匯總

圖二SLM打印鋁合金的微觀結(jié)構(gòu),（a）SLM打印Al-12Si拋光后的XY面、（b）SLM打印Al-12Si拋光后的XZ面、（c）SLM打印Al-12Si拋光后XY面共晶Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、（d）SLM打印Al-12Si拋光后XY面共晶Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、（e）Al被腐蝕后的XY面共晶Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、（f）Al被腐蝕后的XZ面共晶Si網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

圖三SLM打印鋁合金在后續(xù)熱處理前后的微觀結(jié)構(gòu)，（a）SLM打印AlSi10Mg熱處理前表面形貌、（b）SLM打印AlSi10Mg300℃保溫2h熱處理后的表面形貌、（c）SLM打印AlSi10Mg400℃保溫2h熱處理后的表面形貌

圖四SLM打印鋁合金的腐蝕速率，鑄造（紅線）和SLM打印（黑線）Al-12Si的腐蝕速率（表明SLM打印的鋁合金具有更慢的腐蝕速率，更強(qiáng)的抗腐蝕能力）

圖五SLM打印鋁合金的腐蝕形貌、（a，b）鑄造Al-12Si在3.5wt.%NaCl溶液中浸泡14天后的腐蝕形貌、（c，d）SLM打印Al-12Si在3.5wt.%NaCl溶液中浸泡14天后的腐蝕形貌

圖六SLM打印鋁合金的極化曲線、SLM打印AlSi10Mg打印表面、拋光表面和鑄造樣品的極化曲線

圖七、圖八SLM打印鋁合金不同打印面的極化曲線、SLM打印AlSi10Mg鋁合金XY和XZ面的陽(yáng)極極化區(qū)極化曲線

圖九SLM打印鋁合金交流阻抗譜，SLM打印和鑄造AlSi10Mg的交流阻抗譜

圖十SLM打印鋁合金不同溫度熱處理后的腐蝕速率，SLM打印AlSi10Mg不同溫度熱處理后的腐蝕速率

圖十一SLM打印鋁合金不同溫度熱處理后的腐蝕形貌、（a，b）SLM打印AlSi10Mg熱處理前的腐蝕形貌、（c，d）SLM打印AlSi10Mg450℃熱處理后的腐蝕形貌、（e，f）SLM打印AlSi10Mg500℃熱處理后的腐蝕形貌、（g，h）SLM打印AlSi10Mg550℃熱處理后的腐蝕形貌

圖十二SLM打印鋁合金不同溫度熱處理后的交流阻抗譜，（a）SLM打印AlSi10Mg熱處理后的交流阻抗譜、（b）等效電路圖

 

隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，成熟的3D打印技術(shù)在不久的將來一定會(huì)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，而SLM作為最具潛力的3D打印方法之一，在打印金屬部件等方面具有重要應(yīng)用空間。為了更大程度上推動(dòng)3D打印技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程，針對(duì)3D打印材料腐蝕性為的研究顯得尤為重要。

本文中，作者總結(jié)了目前使用SLM打印技術(shù)制備的鋁合金材料的腐蝕行為研究，針對(duì)熱處理工藝會(huì)降低材料耐蝕性能的問題，提出探尋合適的熱處理制度以在改善力學(xué)性能同時(shí)保證材料的耐蝕性能；在腐蝕行為的研究方面提出采用更多的研究方法以全面地評(píng)估材料的耐蝕性能；針對(duì)目前對(duì)SLM方法打印鋁合金的腐蝕行為研究主要集中于Al-Si系合金的現(xiàn)狀，提出在未來需要對(duì)更多種類的打印鋁合金的腐蝕行為進(jìn)行研究分析。

 

文章鏈接：https://doi.org/10.3390/met10010102