激光粉末床熔融（LPBF）作為一種高效的激光增材制造技術(shù)，在鈦基復(fù)合材料的制造中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。2023年7月11日，江南大學(xué)武美萍教授團(tuán)隊(duì)與日本高知工業(yè)大學(xué)、英國(guó)牛津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作在《Materials and Corrosion》期刊發(fā)表最新研究成果“Influence of laser energy density on the microstructure and corrosion resistance of LPBF-fabricated titanium-ba
sed nanocomposites”，研究了激光能量密度（LED）對(duì)LPBF制造的納米氧化石墨烯增強(qiáng)鈦基納米復(fù)合材料（GO/TC4）的成形質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)演變和耐腐蝕性的影響。武美萍教授為通訊作者。
結(jié)果表明，LPBF制備的GO/TC4納米復(fù)合材料的最佳表面粗糙度和相對(duì)密度分別為11.8μm和99.40%。顯微組織主要為針狀α/α′-Ti，并伴有少量β相晶界。當(dāng)LED增加到58.33J/mm3時(shí)，GO/TC4樣品在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蝕電位達(dá)到0.345V，GO/TC458.33納米復(fù)合材料表現(xiàn)出最高的耐腐蝕性。結(jié)果表明，樣品表面的腐蝕產(chǎn)物主要由TiO2鈍化膜和少量Al2O3組成。
論文圖片
圖1. TC4粉末形貌（a）、氧化石墨烯形貌（b）、混合粉末成分（c）、掃描策略（d）和粉床融合機(jī)制（e）。
圖2. 表面三維輪廓 (a-e)、粗糙度和相對(duì)密度 (f)。GO，氧化石墨烯。
圖3. 不同激光能量密度（LED）下激光粉末床熔融（LPBF）制備的氧化石墨烯（GO）/TC4納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的掃描電子顯微鏡圖像：（a1–a4）GO/TC441.67，（b1–b4）GO /TC451.28、(c1–c4) GO/TC458.33、(d1–d4) GO/TC466.67 和 (e1–e4) GO/TC475.00。
關(guān)鍵結(jié)論
對(duì)LPBF工藝制備的納米GO增強(qiáng)TC4納米復(fù)合材料的表面質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)、電化學(xué)腐蝕性能和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了深入研究。主要結(jié)論如下：
(1)在低激光能量（41.67?J/mm3）下LPBF制造的GO/TC4納米復(fù)合材料表現(xiàn)出最差的表面粗糙度和孔隙率。隨著輸入能量的增加，GO/TC4納米復(fù)合材料的表面粗糙度低至11.8μm，相對(duì)密度高達(dá)99.40%。
(2)GO增強(qiáng)TC4納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)為針狀α/α′-Ti和少量β相晶界，且隨著LED的增加，針狀α/α′-Ti趨于粗化。
(3)GO/TC458.33在室溫下3.5wt%NaCl溶液中的自腐蝕電位達(dá)到0.345V，納米復(fù)合材料表現(xiàn)出最優(yōu)異的耐腐蝕性能。GO/TC4納米復(fù)合材料的主要電化學(xué)腐蝕產(chǎn)物是TiO2和Al2O3。
通訊作者
武美萍，1970年10月生，中共黨員，研究生院副院長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師、國(guó)家級(jí)課程思政教學(xué)名師、江蘇省教學(xué)名師、國(guó)家級(jí)一流專業(yè)負(fù)責(zé)人。獲國(guó)家教學(xué)成果一等獎(jiǎng)等省部級(jí)以上教學(xué)成果獎(jiǎng)5項(xiàng)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲評(píng)國(guó)家級(jí)課程思政示范團(tuán)隊(duì)（負(fù)責(zé)人）、江蘇省“青藍(lán)工程”優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)（負(fù)責(zé)人）和江蘇省高校優(yōu)秀基層教學(xué)組織（負(fù)責(zé)人）；主講的《產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐》獲評(píng)國(guó)家級(jí)一流本科課程、國(guó)家級(jí)課程思政示范課程和國(guó)家精品視頻公開課，《數(shù)字化成形與制造》獲評(píng)江蘇省課程思政示范課程。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外權(quán)威期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，授權(quán)國(guó)際/國(guó)家發(fā)明專利40余項(xiàng)；獲教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等省部級(jí)科技獎(jiǎng)4項(xiàng)；承擔(dān)國(guó)防科技創(chuàng)新特區(qū)163計(jì)劃等國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目10余項(xiàng)。
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Influence of laser energy density on the microstructure and corrosion resistance of LPBF-fabricated titanium-based nanocomposites.pdf
論文引用
Shi X, Ye X, Ren S, et al. Influence of laser energy density on the microstructure and corrosion resistance of LPBF‐fabricated titanium‐based nanocomposites[J]. Materials and Corrosion.
https://doi.org/10.1002/maco.202313841
