增材制造金属的腐蚀行为与机理

　　本书着重研究增材制造成形（3D打印）金属的打印工艺、组织结构与耐蚀性能之间对应关系，旨在阐述这种新兴工艺制备金属的腐蚀行为，包括点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和氢脆等。全书共8章，对增材制造316L不锈钢、15-5PH高强度不锈钢、CoCrMo合金、AlSi10Mg合金、Ti6Al4V合金、哈氏合金和Inconel 718合金的腐蚀行为与机理进行了系统的探讨，为读者展现出了丰富的增材制造金属独特的腐蚀行为与案例。可为科研人员提供成分设计、工艺优化、组织调控和腐蚀控制等方面的服务与技术支撑，为增材制造金属用户提供基础的数据和参考，为提高增材制造金属的耐蚀性与使用寿命提供技术保障。 本书适合从事金属增材制造的科技人员阅读，也可作为高校相关专业高年级本科生及研究生的参考书。

　　董超芳，北京科技大学，副院长、教授、博士生导师，国家材料环境腐蚀平台副主任，腐蚀与防护重点实验室副主任。围绕金属腐蚀集成计算与耐蚀材料设计开展研究，基于材料基因工程理念，探索由经验指导转变为理性设计与调控的技术和方法。2009年入选北京市科技新星计划，2011年入选新世纪优 秀人才计划，2012年获霍英东青年教师奖，2012年获国家优青基金资助，2017年国家重点研发计划项目首席科学家。发表SCI论文200余篇，H-因子29。获国家发明专利20项，美国专利2项，国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖5项。

第1章  概论  001
1.1  增材制造技术概述    002
1.1.1  增材制造技术的定义及发展历程    002
1.1.2  增材制造技术的分类与特点    004
1.2  金属增材制造技术    008
1.2.1  金属增材制造的工艺与原理    008
1.2.2  金属增材制造技术的发展趋势    013
1.3  金属增材制造用球形粉末及其制备技术    014
1.3.1  金属增材制造用粉末特性    014
1.3.2  气雾化球形金属粉末制备技术    017
1.3.3  旋转电极球形金属粉末制备技术    019
1.3.4  等离子雾化球形金属粉末制备技术    021
1.4  增材制造金属的组织结构特征    022
1.4.1  晶粒及亚结构    022
1.4.2  偏析偏聚    023
1.4.3  孔隙    024
1.4.4  裂纹    025
1.4.5  残余应力    025
1.4.6  表面粗糙度    026
1.5  增材制造金属的腐蚀行为与特征    027
1.5.1  点蚀    028
1.5.2  晶间腐蚀    029
1.5.3  应力腐蚀开裂    030
1.5.4  氢损伤    031
1.5.5  其它腐蚀类型    032
1.6  金属增材制造技术的应用领域    033
1.6.1  生物医疗    034
1.6.2  航空航天    035
1.6.3  能源化工    038
1.6.4  轨道交通    040
参考文献    041

第2章  SLM成形316L不锈钢的腐蚀行为与机理043
2.1  SLM 316L不锈钢组织结构特征及打印参数的影响    044
2.1.1  各向异性    044
2.1.2  晶界特征    046
2.1.3  夹杂物分布    048
2.1.4  胞状结构    051
2.1.5  激光功率    054
2.1.6  扫描速度    056
2.2  热处理对SLM 316L不锈钢组织结构和腐蚀行为的影响    059
2.2.1  热处理对SLM 316L不锈钢组织结构的影响    059
2.2.2  热处理对SLM 316L不锈钢腐蚀行为的影响    062
2.3  SLM 316L不锈钢钝化特性与腐蚀行为    065
2.3.1  孔隙缺陷处的腐蚀行为    065
2.3.2  钝化膜的组成结构与耐蚀性    068
2.3.3  点蚀萌生与扩展规律    072
2.3.4  晶间腐蚀行为    076
2.3.5  应力腐蚀行为    079
2.3.6  氢损伤行为    080
2.3.7  燃料电池环境中的腐蚀行为    085
2.3.8  模拟体液环境中的腐蚀行为    089
2.4  工程应用分析与展望    091
2.5  本章小结    093
参考文献    094

第3章  SLM成形15-5PH高强度不锈钢的腐蚀行为与机理097
3.1  打印参数对SLM 15-5PH不锈钢组织结构及耐蚀性的影响    098
3.1.1  组织结构及力学性能    099
3.1.2  腐蚀行为及机理    103
3.2  热处理制度对SLM 15-5PH高强度不锈钢性能的影响    108
3.2.1  显微组织演变    108
3.2.2  腐蚀行为及机理    112
3.3  SLM 15-5PH高强度不锈钢显微组织对腐蚀行为的影响    117
3.3.1  显微组织演变    118
3.3.2  钝化特性及点蚀行为    122
3.4  工程应用分析与展望    128
3.5  本章小结    130
参考文献    131

第4章  SLM成形CoCrMo合金的腐蚀行为与机理133
4.1  SLM CoCrMo合金的成形工艺与组织结构特征    134
4.1.1  SLM CoCrMo合金成形工艺    134
4.1.2  SLM CoCrMo合金组织结构    136
4.2  SLM CoCrMo合金在含氯溶液中的腐蚀行为    140
4.2.1  在氯化钠溶液中的腐蚀行为    140
4.2.2  在模拟发炎环境中的腐蚀行为    149
4.3  SLM CoCrMo合金在磨损条件下的腐蚀行为    158
4.4  热处理对SLM CoCrMo合金组织结构及腐蚀行为的影响    166
4.4.1  不同热处理制度下SLM CoCrMo合金的组织演变    166
4.4.2  不同热处理制度下SLM CoCrMo合金的腐蚀行为    172
4.5  工程应用分析与展望    174
4.6  本章小结    175
参考文献    176

第5章  SLM成形AlSi10Mg合金的腐蚀行为与机理179
5.1  SLM AlSi10Mg打印参数对组织结构影响的模拟计算    180
5.1.1  第一性原理与分子动力学建模    180
5.1.2  SLM打印功率对组织结构的影响    185
5.2  SLM AlSi10Mg合金组织结构与性能特征    188
5.2.1  相组成与分布特征    188
5.2.2  亚晶胞界特征    190
5.3  SLM AlSi10Mg合金腐蚀行为    191
5.3.1  均匀腐蚀行为规律    193
5.3.2  点蚀萌生与扩展规律    195
5.3.3  腐蚀各向异性    196
5.3.4  热处理后的腐蚀行为    199
5.4  工程应用分析与展望    201
5.5  本章小结    202
参考文献    203

第6章  SLM成形Ti6Al4V合金的腐蚀行为与机理205
6.1  打印参数对SLM Ti6Al4V合金组织结构的影响      206
6.1.1  激光功率    206
6.1.2  扫描速度    208
6.2  SLM Ti6Al4V合金组织结构与性能特征    209
6.2.1  相组成与结构特征    209
6.2.2  晶界特征    211
6.2.3  各向异性    213
6.2.4  力学性能    217
6.3  SLM Ti6Al4V合金钝化特性与阳极氧化    220
6.3.1  钝化及点蚀行为    220
6.3.2  热处理对腐蚀行为的影响    223
6.3.3  微纳表面结构制备与表征    229
6.3.4  微纳表面耐蚀性能    235
6.4  工程应用分析与展望    239
6.5  本章小结    241
参考文献    242

第7章  SLM成形哈氏合金的腐蚀行为与机理245
7.1  打印参数对SLM 哈氏合金组织结构及性能的影响      247
7.1.1  激光功率    247
7.1.2  扫描速度    249
7.2  SLM哈氏合金组织结构与性能特征    252
7.2.1  相组成与分布特征    252
7.2.2  晶界特征    253
7.2.3  力学性能    255
7.3  SLM哈氏合金钝化特性与腐蚀行为    256
7.3.1  钝化膜组成与耐蚀性    256
7.3.2  点蚀萌生与扩展规律    260
7.3.3  高温氧化行为    263
7.4  工程应用分析与展望    267
7.5  本章小结    267
参考文献    269

第8章  LMD成形Inconel 718合金的腐蚀行为与机理271
8.1  高通量LMD Inconel 718 合金的制备工艺    272
8.2  Nb含量对LMD Inconel 718 合金组织与性能影响    273
8.2.1  成分与相组成    273
8.2.2  微观组织结构    277
8.2.3  力学性能    281
8.2.4  腐蚀行为    283
8.3  第二相颗粒对LMD Inconel 718 合金组织与性能的影响    287
8.3.1  组织结构与成分分布    287
8.3.2  微电偶效应及局部腐蚀行为    293
8.3.3  摩擦磨损性能    295
8.4  工程应用分析与展望    297
8.5  本章小结    298
参考文献    299