Trace Titanium Nanoparticle In-Situ Microalloying: Simultaneous Enhancement of Strength and Corrosion Resistance in WAAM Nickel-Aluminum Bronze
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微量钛纳米颗粒原位微合金化:WAAM镍铝青铜强度与耐蚀性同步提升
哈尔滨工业大学与英国德蒙福特大学(De Montfort University)研究人员在《Advanced Materials Joining》期刊发表研究:在冷金属过渡(CMT)丝材电弧增材制造(WAAM)镍铝青铜过程中,将50纳米钛粉的乙醇溶液超声分散后刷涂于每层焊道之间(浓度仅0.03/0.05/0.1 wt%),乙醇挥发后下一道电弧重熔将钛纳米颗粒直接溶入熔池,实现原位微合金化,无需额外热处理工序。 钛含量对晶粒结构的影响呈非单调关系:0.03 wt%时晶粒反而粗化至75.2 μm(未改性39.1 μm,约65%钛颗粒未充当形核点);0.05与0.1 wt%时经异质形核与Zener钉扎,晶粒细化至17.3 μm与21.6 μm。合金保持α基体、β′马氏体与κ相,无新钛相生成,强化机制为晶粒细化与固溶强化。 性能方面:硬度提升6–8%(最高约195.6 HV,未改性181.2 HV);0.1 wt%钛样件纵向抗拉强度达718.2 MPa(未改性664.2 MPa)、屈服强度372.5 MPa,并在3.5 wt% NaCl溶液中经7/14/21天浸泡与电化学极化测试验证,保持镍铝青铜的耐蚀优势。 对粉末采购商的价值:① 原位刷涂法开辟「纳米钛粉+丝材」复合工艺路线,50nm级钛粉在铜合金改性领域出现新应用场景;② 海事螺旋桨、阀门、水下管路等部件WAAM化受工艺成熟度约束,本研究提供免热处理改性方案;③ 建议关注纳米级钛粉的分散性与稳定供应能力,此类微合金化添加剂需求有望随WAAM量产扩大。