导读：就像隐藏的敌人一样，点蚀会攻击金属表面，使其难以检测和控制。不锈钢316L因其出色的机械强度和耐腐蚀性而被广泛用于海洋应用，特别是在船舶制造中。3D打印技术为制造这种材料的部件提供了更大的灵活性和复杂度，但研究表明，即使是这种高弹性材料，也无法避免海水环境中的点蚀问题。在最近的一项研究中，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家们深入探讨了3D打印不锈钢316L在海水环境中遭受点蚀的原因，揭示了导致该问题的关键因素——被称为“炉渣”的微小颗粒。

扫描电子显微镜下3D打印不锈钢零件表面的凹坑，图片来自：LLNL

它们是由锰和硅等脱氧剂形成的。在传统的316L不锈钢制造过程中，这些脱氧剂通常在铸造前添加，以与氧气结合并形成可以在制造后轻松去除的固相。然而，在激光粉末床熔融（LPBF）3D打印过程中，炉渣也会形成，但仍保留在金属表面并引发点蚀。通过使用等离子体聚焦离子束铣削、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等多种先进技术，LLNL的研究人员能够详细观察炉渣并分析其化学和结构。他们发现，炉渣中含有金属夹杂物，当暴露在类似海水的环境中时，金属夹杂物会溶解，进一步促进腐蚀过程。这项研究同时指出了一个重要的问题：尽管在3D打印过程中形成的表面氧化物在高温下提高材料的某些特性，包括改善机械性能，但它也带来了新的挑战，尤其是在腐蚀抵抗力方面。面对这一问题，LLNL的研究人员提出了一个解决方案：改变3D打印不锈钢316L的粉末原料配方，以去除锰和硅，从而限制或消除炉渣的形成。此外，通过分析激光熔化轨迹和熔化行为的详细模拟，有可能优化激光的加工参数，防止炉渣达到表面。