Abstract

Titanium (Ti)-based alloys wield unique combination of mechanical, chemical, and high temperature properties, which place them at the forefront of engineering applications ranging from biomedical to aerospace. Among these properties, electrochemical and thermal-induced degradation involving corrosion and high-temperature oxidation, respectively, are critical as they impact service life of the component. Advanced manufacturing techniques under additive manufacturing (AM) offer capabilities of fabricating complex structural and functional, near-net shaped engineering components. Owing to the excellent weldability, and ease of precursor (powder/wire) formability, Ti alloys are especially suitable for production using AM techniques. In contrast to narrow range of near-equilibrium thermokinetic conditions in conventionally processing techniques of these alloys, AM fabricated materials encompass vast range of regimes of near to fully non-equilibrium thermokinetic and thermomechanic factors including multiple, extremely rapid heating/cooling cycles, steep thermal gradient, and severe thermal stress cycles controlled via distinct precursor morphology, processing atmosphere, and process parameters. Consequently, AM components exhibit characteristic microstructures including but not limited to heterogenous grain structure, non-equilibrium phase evolution, and presence of 3D macro/micro defects like crack networks, porosity, and crystallographic and atomic defects. These characteristics have been suggested to impact electrochemical and thermal-induced degradation of Ti alloys. Hence, there exists AM process induced variation in results and differed views about the mechanisms underlying these variations. The considerable prospect of AM for optimized fabrication of corrosion-resistant Ti alloys remains partly unrealized and provides plenty of room to explore. In this review, we discuss the present scenario of corrosion and high-temperature oxidation in AM Ti alloys. The process-induced peculiarities associated with AM and influence of these peculiarities and ambient media have been highlighted. Further, efforts to mitigate the corrosion/oxidation of AM components via post processing are reviewed. The review concludes comprehensively on the AM process-induced variation in corrosion and high temperature oxidation of Ti alloys.

摘要

钛 (Ti) 基合金具有机械、化学和高温特性的独特组合，这使它们处于从生物医学到航空航天等工程应用的前沿。在这些特性中，分别涉及腐蚀和高温氧化的电化学和热诱导降解至关重要，因为它们会影响部件的使用寿命。增材制造 (AM) 下的先进制造技术提供了制造复杂结构和功能、近净形工程组件的能力。由于具有出色的可焊性和易于前体（粉末/线材）成型性，钛合金特别适合使用增材制造技术进行生产。与这些合金的传统加工技术中的窄范围的近平衡热动力学条件相比，增材制造材料包含范围广泛的接近完全非平衡的热动力学和热机械因素，包括多个、极快的加热/冷却循环、陡峭的热梯度和严重的热应力循环通过不同的前体形态、加工气氛和工艺参数进行控制。因此，增材制造部件表现出特有的微观结构，包括但不限于异质晶粒结构、非平衡相演化以及 3D 宏观/微观缺陷（如裂纹网络、孔隙率以及晶体和原子缺陷）的存在。这些特性被认为会影响钛合金的电化学和热诱导降解。因此，存在增材制造工艺引起的结果变化以及对这些变化背后的机制的不同看法。增材制造在优化制造耐腐蚀钛合金方面的巨大前景仍部分未实现，并提供了大量探索空间。在这篇综述中，我们讨论了增材制造钛合金中腐蚀和高温氧化的现状。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。存在增材制造工艺引起的结果变化，以及对这些变化背后的机制的不同看法。增材制造在优化制造耐腐蚀钛合金方面的巨大前景仍部分未实现，并提供了大量探索空间。在这篇综述中，我们讨论了增材制造钛合金中腐蚀和高温氧化的现状。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。存在增材制造工艺引起的结果变化，以及对这些变化背后的机制的不同看法。增材制造在优化制造耐腐蚀钛合金方面的巨大前景仍部分未实现，并提供了大量探索空间。在这篇综述中，我们讨论了增材制造钛合金中腐蚀和高温氧化的现状。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。增材制造在优化制造耐腐蚀钛合金方面的巨大前景仍部分未实现，并提供了大量探索空间。在这篇综述中，我们讨论了增材制造钛合金中腐蚀和高温氧化的现状。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。增材制造在优化制造耐腐蚀钛合金方面的巨大前景仍部分未实现，并提供了大量探索空间。在这篇综述中，我们讨论了增材制造钛合金中腐蚀和高温氧化的现状。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。突出显示了与 AM 相关的过程引起的特性以及这些特性和环境介质的影响。此外，还审查了通过后处理减轻 AM 组件腐蚀/氧化的努力。该综述全面总结了增材制造工艺引起的钛合金腐蚀和高温氧化变化。