《Electrochem》：Investigating Directional Corrosion Behaviour in Nickel Aluminium Bronze Made with Wire-Arc Additive Manufacturing
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丝弧增材制造（WAAM）在中大型镍铝青铜（NAB）构件制备中具备显著优势。已有研究观察到WAAM材料存在各向异性的力学与微观组织特征，但其腐蚀行为在不同取向下的差异尚未系统揭示。研究人员针对WAAM-NAB在三个正交平面（XY、YZ、XZ）与连续铸造对照样的腐
丝弧增材制造（WAAM）在中大型镍铝青铜（NAB）构件制备中具备显著优势。已有研究观察到WAAM材料存在各向异性的力学与微观组织特征，但其腐蚀行为在不同取向下的差异尚未系统揭示。研究人员针对WAAM-NAB在三个正交平面（XY、YZ、XZ）与连续铸造对照样的腐蚀表现开展研究，结合微区光谱与电化学技术表征。结果表明：YZ与XZ取向呈现由焊道层热循环造成的层状组织，含粗化与细化交替区域；各取向均以拉长α晶粒为主，晶间区在热影响区中比例更高，κ析出相尺寸显著细于铸造样。各WAAM取向的耐蚀性与铸造样相当，但WAAM结果离散度更大，说明除取向之外，构件内位置相关的局部依赖同样影响腐蚀行为。
研究背景与问题提出
镍铝青铜（NAB，nickel aluminium bronze）因高强度与优异耐蚀性广泛用于船舶、航空与石化领域，其耐蚀性源于氯离子环境中自修复钝化膜（passive film）。丝弧增材制造（WAAM，wire-arc additive manufacturing）可快速成形中大型金属件，但层积热循环引入层状组织与力学各向异性。既往研究多关注WAAM-NAB力学与微观组织，少数腐蚀研究默认材料均匀，未系统考察不同截取平面的腐蚀各向异性。由于WAAM中存在取向相关的晶粒、κ相分布与热影响区差异，腐蚀行为是否随XY、YZ、XZ平面变化成为工程认证关键空白。
研究人员开展的工作与核心结论
研究人员以AML3D制备的WAAM-NAB单壁墙体为对象，按XYZ坐标轴（X为墙宽、Y为墙长、Z为沉积高度）截取XY、YZ、XZ三类取向试样，并以连续铸造C95800（AB2）棒材为对照。通过微观表征与电化学测试对比发现：WAAM各取向早期耐蚀性接近铸造样；YZ/XZ呈层状粗细化交替组织，α晶粒细长，κ析出相更细少；WAAM数据波动更大，提示除取向外，构件高度与端部位置带来的热历史差异会引入额外腐蚀离散性。该工作填补了WAAM-NAB腐蚀各向异性认知缺口，对海洋构件取样与评价标准化具参考意义。
主要关键技术方法
样本队列来自南非阿德莱德AML3D沉积NAB墙体（上段取XZ/YZ、中段取XY）与新西兰连续铸造C95800 rod。关键技术为：扫描电镜（SEM，scanning electron microscopy）观察微观形貌；俄歇电子微探针谱（AES，Auger electron microspectroscopy）做元素面分布以辨识α与κ相；开路电位（OCP，open circuit potential）监测、线性极化扫描（LPS，linear potential sweep）获极化电阻Rp；电化学阻抗谱（EIS，electrochemical impedance spectroscopy）结合含膜电阻Rf与电荷转移电阻Rct的嵌套Randles等效电路拟合，提取钝化膜与界面过程参数。
研究结果
3.1 微观组织结果
SEM与AES显示WAAM各面均见焊层重热导致的明暗层：暗层晶界区更粗、富Ni/Fe的层片状κIII与铁富球状κII/κIV集中；亮层为富Cu面心立方α相。相较铸造样，WAAM的κ相更细、更少且分布不均，无κI相，归因于更快冷却速率。
3.2 腐蚀结果
3.2.1 由电化学方法判定腐蚀行为
以极化电阻Rp表征电荷转移阻力，LPS与EIS互为补充，并考虑低频扩散（Warburg阻抗）对Rp估算的影响。
3.2.2 铸造与WAAM NAB腐蚀行为
OCP在1小时内稳定，各组均值无显著差异；LPS在±10 mV内近似线性，Tafel区阳极/阴极斜率相近，正向扫描出现电流下降迹象，提示钝化趋势。
3.2.3 电化学阻抗谱
Nyquist呈中高频半圆与低频线性，Bode相位出现双峰，采用Rs-Rf-CPEf-Rct-CPEdl-W嵌套电路拟合。各取向Rf、Rct、膜电容接近，χ2在10??量级，说明膜保护与界面过程无显著取向差异。
讨论部分总结
讨论指出层状组织源于后续焊道重热形成热影响区；快冷抑制κ相析出使元素分布更匀，利于均匀钝化膜，但晶界与α+κIII共析区仍可能成为薄弱点。腐蚀由电荷转移与氧扩散混合控制，三种Rp提取法差异来自扩散项处理。WAAM波动大于铸造，源于墙体顶部无后续加热、底部散热快、沿长向起弧预热的局部热史不同，位置依赖掩盖了纯取向效应。
结论部分翻译
本研究达成对比WAAM-NAB墙体内各取向与铸造对照微观及腐蚀特征的目标。WAAM中YZ与XZ呈层状组织，κ相更细少。在充气3.5% NaCl中，铸造与三种WAAM取向早期腐蚀行为差异极小；EIS指示两面均形成赋予耐蚀性的钝化膜。WAAM更高离散度说明除构建方向外，还存在位置依赖，可能混淆取向本身效应，暗示WAAM内不同位置腐蚀敏感性不同。研究同时阐明混合活化-扩散控制体系下电化学腐蚀评测的复杂性，指出需结合膜深度剖析与失重/溶液分析补充定量腐蚀速率。
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