激光粉末床熔融（LPBF）作為一種高效的激光增材制造技術，在鈦基復合材料的制造中具有無可比擬的優勢。2023年7月11日，江南大學武美萍教授團隊與日本高知工業大學、英國牛津大學研究團隊合作在《Materials and Corrosion》期刊發表最新研究成果“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LPBF制造的納米氧化石墨烯增強鈦基納米復合材料（GO/TC4）的成形質量、微觀結構演變和耐腐蝕性的影響。武美萍教授為通訊作者。
結果表明，LPBF制備的GO/TC4納米復合材料的最佳表面粗糙度和相對密度分別為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LED增加到58.33J/mm3時，GO/TC4樣品在3.5wt%NaCl溶液中的自腐蝕電位達到0.345V，GO/TC458.33納米復合材料表現出最高的耐腐蝕性。結果表明，樣品表面的腐蝕產物主要由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）和粉床融合機制（e）。
圖2. 表面三維輪廓 (a-e)、粗糙度和相對密度 (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納米復合材料微觀結構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。
關鍵結論
對LPBF工藝制備的納米GO增強TC4納米復合材料的表面質量、微觀結構、電化學腐蝕性能和腐蝕產物進行了深入研究。主要結論如下：
(1)在低激光能量（41.67?J/mm3）下LPBF制造的GO/TC4納米復合材料表現出最差的表面粗糙度和孔隙率。隨著輸入能量的增加，GO/TC4納米復合材料的表面粗糙度低至11.8μm，相對密度高達99.40%。
(2)GO增強TC4納米復合材料的微觀結構為針狀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到0.345V，納米復合材料表現出最優異的耐腐蝕性能。GO/TC4納米復合材料的主要電化學腐蝕產物是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，教授，博士生導師、國家級課程思政教學名師、江蘇省教學名師、國家級一流專業負責人。獲國家教學成果一等獎等省部級以上教學成果獎5項。教學團隊獲評國家級課程思政示范團隊（負責人）、江蘇省“青藍工程”優秀教學團隊（負責人）和江蘇省高校優秀基層教學組織（負責人）；主講的《產品創新設計與實踐》獲評國家級一流本科課程、國家級課程思政示范課程和國家精品視頻公開課，《數字化成形與制造》獲評江蘇省課程思政示范課程。近年來在國內外權威期刊發表學術論文200余篇，授權國際/國家發明專利40余項；獲教育部科技進步二等獎等省部級科技獎4項；承擔國防科技創新特區163計劃等國家級科研項目10余項。
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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
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