激光辅助电化学加工In718在NaNO3溶液中的腐蚀性能和钝化膜界面！

摘要：镍基高温合金是一种沉淀强化镍基高温合金，在航空航天、石化和能源等行业中发挥着关键作用，机械切削技术在加工此类合金时会出现微裂纹和刀具磨损等问题，而激光辅助电化学加工因其加工效率高、表面质量好、无工具阴极损耗等优点成为镍基高温合金等难加工材料的理想加工方法。在本

长三角G60激光联盟陈长军导读

镍基高温合金是一种沉淀强化镍基高温合金，在航空航天、石化和能源等行业中发挥着关键作用，机械切削技术在加工此类合金时会出现微裂纹和刀具磨损等问题，而激光辅助电化学加工因其加工效率高、表面质量好、无工具阴极损耗等优点成为镍基高温合金等难加工材料的理想加工方法。在本研究中，对镍基高温合金在硝酸钠溶液中进行了激光辅助电化学测试和加工试验，来揭示激光辅助电化学腐蚀性能和钝化膜特征。结果表明：激光辅助电化学加工中钝化膜存在明显的活化-钝化-过钝化跃迁转变行为，钝化膜富含NiO和TiO2，缺少Cr2O3和MoO3，钝化膜结构中存在孔洞缺陷，耐蚀性较低。在不同电流密度和加工时间下进行了激光辅助电化学加工试验，并对腐蚀形貌进行了表征。结果表明：低电流密度下，加工表面出现腐蚀坑和疏松的产物层，溶解机理为点蚀，且随着电流密度的增加，分散在加工表面的腐蚀坑数量和深度明显减少。最后，建立了激光辅助电化学加工镍基高温合金在硝酸钠溶液中的溶解模型。

主要图表

图1激光辅助电化学溶解行为测试装置示意图

图2激光辅助电化学加工试验系统示意图

图3镍基高温合金激光辅助电化学加工工艺中动电位极化曲线

表1镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中腐蚀特性

图4 镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中静电位极化曲线

图5镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中开路电位曲线

图6镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中交流阻抗谱曲线

图7镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中钝化膜结构拟合电路

表2镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中拟合结果

图8镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中钝化膜组成分析

图9镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺试验，电流密度为1、2、4、6和8 A·cm−2

图10镍基高温合金在激光辅助电化学工艺试验，加工时间为20 s、60 s、90 s和180 s

图11镍基高温合金在激光辅助电化学溶解行为示意模型

主要结论

本文系统研究了镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中的电化学溶解行为，分析了激光辅助电化学加工工艺中电流密度和加工时间对腐蚀形貌和材料去除过程的影响机制。研究结果如下：

（1）镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中具有明显的活化-钝化-超钝化跃迁转变行为。镍基高温合金耐蚀性较差，原因是激光热力效应促进了钝化膜的击穿，从而降低了钝化膜的耐蚀性。

（2）镍基高温合金在激光辅助电化学加工工艺中形成的表面钝化膜主要由NiO、Ni(OH)2、Cr2O3、CrO3、Fe2O3、α-Fe2O3、α-FeOOH、Nb2O5、NbO、MoO 3、MoO2、TiO2等组成。钝化膜呈现孔隙结构，且钝化膜中富集NiO和TiO2的缺少Cr2O3和MoO3。

（3）镍基高温合金在低电流密度下的溶解机制为点蚀，且随着电流密度的增加，分散在加工表面上的腐蚀坑的数量和深度明显减少，表面质量较好。建立了镍基高温合金在激光辅助电化学溶解行为定量模型。

主要信息

Corrosion Properties and Passive Film Interface of Inconel 718 in NaNO3Solution for Laser-Assisted Electrochemical Machining

团队简介

江苏大学激光与电化学复合制造技术研究团队长期针对航空航天领域，开展了激光加工、激光与电化学复合加工方面的基础理论—关键技术—机床装备—工程应用的全链条研究工作，在激光电化学制造方面具有国内一流、国际先进的研究水平。团队成员包括张朝阳、朱浩、徐坤、刘洋、王京涛等专任教师以及在读博硕士研究生40余名。团队先后主持和参与国家重点研发专项、国家自然科学基金等国家及省部级科研项目20余项，发表学术论文200余篇，申请中国和美国发明专利等150余项，累计培养博硕士研究生50余人。获评国家科技进步一等奖1项、江苏省科技进步一等奖1项。