摘 要

选择性激光熔覆（Selective Laser Melting ，SLM)）技术是近十年来迅速发展起来的一种新型的、先进的增材制造技术，利用该技术制造零配件具有成形零件结构复杂、组织性能优良、成型零件致密度高、制备工艺周期短、零件表面粗糙度低等诸多优势。

通过SLM工艺制备得到的40Cr13不锈钢尚未得到广泛应用，其诸多性能还有待检测，本文主要研究了SLM工艺制备的40Cr13不锈钢沿Z轴方向的腐蚀性能。采用循环动电位极化法对常规工艺制备的40Cr13不锈钢和SLM工艺制备的40Cr13不锈钢进行电化学腐蚀实验。研究发现常规试样存在明显的钝化区间，SLM试样钝化区间较少，而且腐蚀类型以点腐蚀为主，块体不同位置的耐腐蚀性能不均匀。

利用X射线衍射、金相显微镜等设备对实验试样电化学腐蚀前后的微观形貌、相组成、元素分布进行测试，并与常规试样进行比较，结果显示SLM工艺制备出的40Cr13不锈钢中有M₇C₃碳化物存在，碳化物的形成降低了材料中的铬含量，可能是导致腐蚀不均匀的原因。

关键词： 选择性激光熔覆；40Cr13不锈钢；循环极化曲线；微观形貌

Abstract

Selective Laser Melting (SLM) technology is a new type of advanced additive manufacturing technology that has been rapidly developed in the past decade. The use of this technology to manufacture parts and components has complicated forming structure, excellent structure and performance, Molded parts have many advantages such as high density, short preparation cycle, and low part surface roughness.

The 40Cr13 stainless steel prepared by the SLM process has not been widely used yet, and many of its properties have yet to be tested. In this paper, the corrosion properties of the 40Cr13 stainless steel prepared by the SLM process along the Z-axis are studied. The electrochemical corrosion experiments of 40Cr13 stainless steel prepared by the conventional process and 40Cr13 stainless steel prepared by the SLM process were performed using cyclic potentiometric polarization method. The study found that there are obvious passivation intervals in the conventional samples, the passivation interval of the SLM samples is less, and the corrosion type is mainly point corrosion, and the corrosion resistance of the blocks in different locations is not uniform.

The micro-morphology, phase composition, and element distribution of the test specimen before and after electrochemical etching were measured by X-ray diffraction, metallographic microscope, etc., and compared with the conventional samples. The results showed that the 40Cr13 stainless steel prepared by the SLM process had In the presence of M₇C₃ carbides, the formation of carbides reduces the chromium content in the material, which may be the cause of uneven corrosion.

Keywords: selective laser melting；40Cr13 stainless steel； cyclic polarization curve； micromorphology

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究进展及应用前景 2

1.2.1 国内SLM打印技术的研究现状 2

1.2.2 国外SLM打印技术的研究现状 3

1.2.3 SLM技术目前面临的挑战及发展趋势 4

1.3 40Cr13不锈钢 5

1.3.1 40Cr13不锈钢概述 5

1.3.2 SLM制备40Cr13不锈钢的现状 6

1.4 研究意义 6

第2章 实验方案及内容 8

2.1 实验方案 8

2.2 SLM工艺制备40Cr13不锈钢 9

2.2.1 实验原材料及设备 9

2.2.2 SLM工艺原理 10

2.2.3 SLM40Cr13不锈钢部件成型及处理 11

2.3 金相观察实验 12

2.3.1 实验材料及设备 12

2.3.2 金相试样制备过程 12

2.4 电化学腐蚀实验 13

2.4.1 电化学腐蚀试样制备 13

2.4.2 实验设备及测试过程 13

2.5 表征手段 15

2.5.1 X射线衍射 15

第3章 结果与讨论 16

3.1 金相显微图片分析 16

3.2 XRD测试结果分析 18

3.3 循环极化曲线结果分析 19

第4章 结论与展望 26

4.1 本文的主要研究结论 26

4.2 研究展望 26

致 谢 27

参考文献 28

第1章 绪论

1.1 研究背景

自不锈钢问世以来，不锈钢因其良好的抗腐蚀性和抗氧化性受到高度重视，并被广泛应用在汽车、高铁、家电、航空等各种领域。随着我国经济的迅猛发展，国内对不锈钢的需求量越来越大，对不锈钢的品质要求也越来越高端。不同种类的不锈钢在不同的工作环境下应用，以实现其特有的抗腐蚀性能，但因为逐渐恶劣的工作环境，不锈钢的腐蚀损坏不可避免的发生^[1]，因此新型不锈钢制备工艺的研发和应用迫在眉睫。

增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术，俗称“3D打印”技术，至今发展已近30年，广义的3D打印如图1.1所示。其中金属材料主要是指用逐层累积的指导思想来制造物体的新兴技术，以非去除加工的方式，逐层制造、叠加生产出各类工商用、日用或艺术产品^[2]。3D打印技术通过较少机械加工或较低工装模具，经相应的成型设备，利用计算机数据系统（CAD）可直接制造形状十分复杂的工件，可以大大缩短产品的研制周期，减少生产成本，让设计能以最优化的方法实现产品功能。选择性激光熔覆（SLM）是目前金属材料增材制造中的重点发展技术，在实际应用中发现使用该技术制备的不锈钢材料具有较好的机械性能，具有极端条件下的应用潜力。