导读
2205双相不锈钢具有优异力学性能和耐蚀性，但摩擦性能并非强项。福州大学的科研人员采用选择性激光熔化（SLM）技术制备了 6 wt.% TiC强化 2205 双相不锈钢复合材料，结果显微硬度提高 26.22%，抗拉强度提升 37.30%，磨损率降低 24.33%。
复合材料制备工艺
在该项研究中使用了辽宁冠达新材料科技有限公司生产的粒径23–52 μm2205不锈钢粉末。分组与1–3 μm的TiC粉末机械混合，TiC占混合粉末的比例分别为2、4、6 wt.%。
SLM 工艺参数为：激光功率 340 W，扫描速度 500 mm/s，铺粉层厚 30 μm，扫描间距 50 μm。相邻层扫描方向旋转 67°。
打印试样固溶处理参数为：1050 ℃ 保温 90 min，随后水淬。
复合材料微观组织
(a) 0 wt.% TiC, (b) 2 wt.% TiC, (c) 4 wt.% TiC, (d) 6 wt.% TiC.
TiC 在 2205 双相不锈钢基体中发生了部分溶解， Cr、Fe、Ni、Ti 和 C 元素在整个试样中分布均匀。
固溶退火后，试样从沉积态的接近全铁素体转变为双相。TiC 强化的双相不锈钢表现出显著的晶粒细化，显微组织向均匀分布的细小等轴晶演变，柱状晶基本消失。
TiC 颗粒在 SLM 过程中充当异质形核核心，从而显著促进了双相不锈钢的晶粒细化。
0 wt.% TiC 试样中的铁素体以 <001> 取向为主，而奥氏体则呈现明显的 <101> 择优取向。
TiC 加入后铁素体与奥氏体均未表现出可辨的择优取向，TiC 颗粒在 SLM 熔池中充当异质形核核心，促进了各个方向上的晶粒形核。这种多向形核打破了基体原有的择优生长方向，导致晶粒取向分布趋于随机。TiC 加入后，试样中未观察到明显织构。
复合材料力学性能
随 TiC 含量增加，双相不锈钢的硬度显著提高，试样的极限抗拉强度（UTS）显著提高，而塑性则逐渐下降。
随 TiC 含量增加，双相不锈钢中大角度晶界的比例升高，小角度晶界比例降低。大角度晶界密度的提升通过阻碍位错运动实现材料强化，而小角度晶界比例的下降则会对塑性产生不利影响。
摩擦系数与磨损率
随 TiC 含量增加，磨痕的深度与宽度均逐渐减小。此外，TiC 增强双相不锈钢试样的平均摩擦系数也出现了不同程度的下降。综上，在 SLM 成形 2205 双相不锈钢中引入 TiC 颗粒可通过显著降低磨损率有效提升其耐磨性，从而拓宽了该材料的工程应用前景。
耐腐蚀性
随 TiC 含量增加，腐蚀电位与腐蚀电流密度均呈上升趋势。TiC 颗粒的加入降低了双相不锈钢的腐蚀倾向，但加快了腐蚀速率。TiC 颗粒与双相不锈钢基体之间的电位差引发微电偶腐蚀，是腐蚀电流密度升高的主导机制。
#双相钢 #TiC #SLM
Selective laser melting of TiC/2205 duplex stainless steel composites: Influence mechanism of TiC content on microstructure, mechanical properties, and tribological wear behavior
Author:
Kaikui Zheng,Zhihang Weng,Ling Pan,Wei Xu
Publication:
Chinese Journal of Mechanical Engineering