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电子束熔化的Ti-6Al-4V合金在磷酸盐缓冲盐水中的腐蚀行为得到改善
2017-12-06  |          【 】【打印】【关闭

  电子束熔化(EBM)作为常用的增材制造(AM)技术之一,其将预先设计的CAD模型通过高能电子束在高真空条件下采用逐层选择性熔化粉末成型的一种技术。在AM用金属材料中,Ti-6Al-4V得到了最广泛的研究。迄今为止,对EBM的大多数研究集中在对EBM成型件的微观结构和力学性能的理解,以及EBM加工参数对其的影响上。

  最近,中国科学院金属研究所白芸研究员等发现,与传统的锻造合金相比,EBM生产的Ti-6Al-4V不仅具有报道的增强的机械性能,而且具有更好的耐腐蚀性。

  研究人员研究和比较了EBM制备的Ti-6Al-4V和锻造的Ti-6Al-4V在PBS中的电化学行为。动电位和电化学阻抗谱(EIS)测量表明,EBM生产的Ti-6Al-4V样品比锻制的Ti-6Al-4V具有稍好的耐腐蚀性(图1)。微观结构表征显示,与典型锻造Ti-6Al-4V相似,EBM生产的Ti-6Al-4V的微观结构主要由α相和β相组成,但β相分数较高,同时层状α/β相细化较多(图2)。考虑到不同构成相的耐腐蚀性,β相的高比例增加了双层电荷转移的阻力,降低了金属溶解反应速率。而EBM制备的Ti-6Al-4V中的超微细层状α相和β相抑制了合金元素在各相中的不均匀分布,导致α相和β相之间的电偶效应降低。EBM生产的Ti-6Al-4V与锻造的Ti-6Al-4V相比不仅具有更好的机械性能,而且具有改善的耐腐蚀性。

图1  在37℃下,EBM制备的Ti-6Al-4V合金和锻造制备的Ti-6Al-4V合金在磷酸盐缓冲盐水中的的EIS光谱图:(a)奈奎斯特图,(b,c)波特图,(d)用于阻抗分析的等效电路

图2(a)和(b)EBM制备的Ti-6Al-4V合金SEM显微照片
(c)和(d)锻造制备的Ti-6Al-4V合金的SEM显微照片。

  这项工作得到了863计划的部分支持[资助号2015AA033702]; 国家自然科学基金(批准号:51501200,51631007和31560265)。该成果发表在《Corrosion Science》。

仿生医用材料课题组

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