超级双相不锈钢SDSS 2507/Inconel 625异种焊接的微观组织协同调控与腐蚀行为研究

本研究针对海洋工程中SDSS 2507/IN625异种焊接接头易出现的局部腐蚀问题，通过GTAW工艺结合ER2594与ERNiCrMo-3两种焊丝，系统分析了织构演变与腐蚀行为的关联机制。研究发现ERNiCrMo-3焊缝因更高的再结晶分数（58%）和{100}纤维织构，其电荷转移电阻（Rct ）达21.85 kΩ·cm2 ，显著优于ER2594焊缝（7.42 kΩ·cm2 ），为海洋装备耐蚀焊接材料选择提供了理论依据。

　　

在深海油气开采和海洋装备领域，超级双相不锈钢(SDSS 2507)与镍基合金(Inconel 625)的异种焊接接头常面临严峻的腐蚀挑战。这两种材料虽各自具备优异的耐蚀性，但焊接过程中微观组织的突变、第二相析出以及织构差异，往往导致接头成为整个装备的薄弱环节。特别是在含氯离子的海洋环境中，局部腐蚀可能引发灾难性失效。传统研究多聚焦单一材料的性能优化，而对异种接头中织构-腐蚀协同机制的认知仍存在空白。

针对这一工程痛点，国内研究人员在《Materials Chemistry and Physics》发表了一项突破性研究。团队采用气体保护钨极电弧焊(GTAW)工艺，分别选用ER2594和ERNiCrMo-3焊丝制备SDSS 2507/IN625焊接接头，通过多尺度表征与电化学测试的有机结合，首次揭示了织构类型对钝化膜稳定性的调控规律。

研究主要运用了三种关键技术：电子背散射衍射(EBSD)用于定量分析各区域织构组分，电化学工作站测试腐蚀电位(E_corr
)和阻抗谱(EIS)，结合扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)表征腐蚀形貌与析出相分布。

【材料与焊接】
采用10mm厚板材制备V型坡口接头，通过控制热输入(0.729-1.404 kJ/mm)优化焊接参数。ER2594焊丝成分匹配SDSS 2507基体，而ERNiCrMo-3则富含Ni-Cr-Mo，为后续性能对比奠定基础。

【微观组织与第二相演变】
EBSD分析显示：SDSS 2507母材以Brass{110}<112>和Goss{110}<100>织构为主，而ERNiCrMo-3焊缝区呈现典型的{100}纤维织构。TEM证实ER2594焊缝中Cr₂
N和Laves相沿铁素体边界析出，而ERNiCrMo-3焊缝的Nb-Mo富集Laves相则分布于奥氏体基体。

【腐蚀行为关联机制】
电化学测试数据极具说服力：ERNiCrMo-3焊缝的|Z|值在低频区突破10⁵
Ω·cm²
，相位角接近60°，表明其钝化膜具有电容特性。相比之下，ER2594焊缝因铁素体相中Cr₂
N引起的铬贫化，导致局部腐蚀敏感性升高。

【结论与讨论】
这项研究的重要发现在于：

1. 织构类型直接影响钝化膜稳定性，立方织构{100}更利于形成保护性氧化膜；
2. ERNiCrMo-3焊缝的高再结晶分数(58%)有效分散了残余应力，减少腐蚀微电池形成；
3. Laves相分布位置决定腐蚀路径——铁素体中的析出相比奥氏体基体更易引发点蚀。

该成果为海洋工程异种材料焊接提供了选材准则：当耐蚀性为关键指标时，应优先选择能诱导立方织构形成的镍基焊丝。研究提出的"织构-析出相-钝化膜"三位一体分析框架，也为其他耐蚀合金焊接接头的性能优化提供了新思路。值得注意的是，文中发现的织构梯度效应暗示，通过局部织构调控可能实现接头的功能性梯度设计，这将是未来研究的重要方向。