粘结喷射打印（BJP）作为增材制造（AM）技术的一种，具有无需高功率能源、成本低和适合批量生产等优势，但制备的316L不锈钢存在高孔隙率和高含量δ铁素体，易引发局部腐蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。热等静压（HIP）处理可降低孔隙率和δ铁素体含量，但无法完全消除缺陷。而飞秒激光表面织构化（FLT）可实现材料表面超疏水性，且在传统金属改性中展现出耐蚀潜力，但其在增材制造316L不锈钢上的应用研究仍存在空白。

近日，中山大学及南洋理工大学等单位研究人员研究了FLT对BJP及HIP制备处理后316L奥氏体不锈钢的腐蚀性能与SCC性能的影响，证明了FLT增强增材制造316L不锈钢耐腐蚀性与抗SCC性能的有效性。相关研究结果以“Effects of femtosecond laser texturing on the corrosion and stress corrosion cracking resistances of the 316L austenitic stainless steel additively manufactured by binder jet printing”为题被发表在了期刊《Acta Materialia》上。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121615

【核心内容】

该研究通过200、400、800次飞秒激光扫描（FLT）分别在粘结喷射打印（BJP）及热等静压处理（HIP）的316L不锈钢表面制备低、中、高深度织构，发现中深度FLT可使BJP 316L呈超疏水性并，显著提升其局部耐腐蚀性与应力腐蚀开裂（SCC）抗性至HIP处理材料水平，降低BJP+HIP 316L局部耐腐蚀性，证实FLT是增强增材制造316L不锈钢耐蚀性能及抗SCC性能的有效后处理手段。

图形摘要

【研究成果】

① 表面形貌与润湿性

FLT通过200、400、800次扫描形成低、中、高深度微织构，表面粗糙度随扫描次数增加而升高，Ra：8.15→14.62→33.22μm。中、高深度织构使BJP与BJP+HIP 316L呈“荷叶效应”超疏水性，接触角＞150°，滞后角＜10°，低深度织构仅使BJP 316L超疏水和BJP+HIP 316L疏水。

BJP 316L样品激光共聚焦表面形貌表征

BJP+HIP 316L样品激光共聚焦表面形貌表征

静态接触角测量结果

激光处理BJP 316L样品表面形貌

② 腐蚀性能

FLT提升了BJP 316L的局部耐腐蚀性，极化曲线滞后环缩小，BJP+HIP 316L局部耐腐蚀性降低。两种材料腐蚀速率均随扫描次数增加而升高，BJP 316L 200、400次扫描还出现钝化行为。

（a）BJP和（b）BJP+HIP样品极化曲线

③ 应力腐蚀开裂（SCC）性能

400次FLT显著提升BJP 316L SCC抗性，使其10天测试仅出现最大～700μm的点蚀坑而无裂纹产生，性能与BJP+HIP 316L相当，而FLT对BJP+HIP 316L SCC性能无显著影响。

XCT对FLT BJP 316L分析

对BJP+HIP 316L的XCT分析

SCC机理图

【总结与展望】

研究系统探究了FLT的对于耐腐蚀和SCC的调控作用，明确400次扫描FLT是兼顾材料表面超疏水性、局部耐腐蚀性和SCC抗性的最优方案。使BJP 316L的SCC性能既与HIP处理材料相当，又不需要改变其固有微观组织。未来可进一步探索FLT与其他后处理技术的协同效应，或针对不同服役环境优化工艺参数，推动该技术在海洋工程、脱盐设备等含氯腐蚀场景的实际应用，为增材制造316L不锈钢的性能升级与应用拓展提供技术支撑。