振荡激光束焊接2507超级双相不锈钢的力学与腐蚀行为：酸性海水与应变状态的协同效应

本文推荐：研究采用振荡激光束焊接(OLBW)技术制备2507超级双相不锈钢(SDSS)接头，焊缝呈现α/γ双相组织(比例约3:1)，其屈服强度(732.8 MPa)和耐蚀性(钝化电流密度iP仅1.2-2.5 μA cm?2)优于传统激光焊(LBW)。创新性揭示了酸性海水环境下应变状态通过应力集中和微孔洞加速点蚀的机制，为深海装备焊接结构服役安全提供理论支撑。

　　

Highlight

本研究通过振荡激光束焊接(OLBW)技术成功制备了2507超级双相不锈钢(SDSS)接头。焊缝展现出优异的成形性和双相微观结构，α/γ相比例达到理想的3:1。焊接区(WZ)主要由等轴α晶粒组成，γ相则以晶界γ(GBA)、晶内γ(IGA)和魏氏γ(WA)的网状结构分布于α晶界。两相通过错配位错形成共格结构，α相内部存在少量位错。

力学性能突破

2.5 mm厚试样在-46°C下的冲击功达33.5 J。焊接接头屈服强度(732.8 MPa)、抗拉强度(874.6 MPa)和延伸率(30%)全面超越传统激光焊(LBW)。

腐蚀行为解密

在海水和酸化海水环境中，焊接件的钝化电流密度(i_P)分别低至1.2和2.5 μA cm^?2。这种卓越的钝化性能源于两个关键因素：双相间电位差始终低于60 mV，以及保护性Cr₂O₃氧化膜的形成。

应变与腐蚀的致命共舞

塑性变形引发的应力集中和微孔洞显著提升了焊接件在酸性海水中的点蚀敏感性(i_P>3 μA cm^?2)。特别是20%应变试样，在高电位下因应变加速局部溶解机制导致钝化膜提前破裂。有趣的是，海水酸化和拉伸应变对焊接接头动电位极化行为产生截然相反的影响。

Conclusion

本研究首次系统阐明了OLBW 2507 SDSS焊接件在酸性海水-应变耦合条件下的腐蚀规律：

1. 焊缝实现α/γ≈3:1的理想相比例，γ相以GBA/IGA/WA网络结构分布于α晶界

2. 双相共格界面和Cr₂O₃氧化膜协同保障钝化稳定性

3. 应变通过应力集中和微孔洞成为点蚀的"催化剂"，而酸性环境则加速钝化膜破裂