近年來，隨著氫能應用加速推進，其帶來的材料可靠性挑戰日益凸顯。特別是在增材制造（3D打印）廣泛應用于關鍵構件的今天，一個看似不起眼卻致命的問題浮出水面：
"氫氣會不會悄悄腐蝕3D打印的不銹鋼？"
來自中科院、蘇州核電研究院與防城港核電有限公司的聯合團隊對此展開深入研究，重點關注激光選區熔化（LPBF）制造的UNS S21900奧氏體不銹鋼在硫酸介質中的耐蝕性能，在不同氫充時間下，其腐蝕行為會發生什么變化？答案，令人警覺。
研究背景：3D打印不銹鋼的"天然優勢"是否足以抵御氫？
UNS S21900是一種含氮高錳奧氏體不銹鋼，具有：
• 高強度
• 良好的耐氫脆性
• 優異的耐腐蝕性
同時，3D打印制程帶來的細胞結構、高位錯密度、小晶粒，也被認為提升了其力學與抗氫性能。但這些優勢在腐蝕環境+氫侵入的雙重作用下能否"站穩腳跟"？這正是本研究要回答的問題。
實驗方法簡述
• 材料制備：LPBF打印UNS S21900，原料為氣霧化粉末。
• 氫充處理：在0.5 M H₂SO₄ + CH₄N₂S電解液中，以50 mA/cm²電流密度充氫4h/8h/12h。
• 腐蝕測試：極化、EIS、Mott-Schottky、XPS等手段全面分析。

結果1：氫越多，腐蝕越快
如圖所示：
 

• 極化曲線明顯向左上偏移，表明腐蝕電流增大、鈍化能力下降；
• 被動區內電流密度從2.95×10⁻⁶ A/cm²（無氫）上升至2.01×10⁻⁵ A/cm²（12h充氫）；
• EIS測試發現低頻電阻（Rct）下降，誘導環出現，說明被動膜穩定性降低。
結果2：被動膜"結構"遭受破壞
XPS揭示氫顯著改變了膜的組成：
• Fe²⁺/FeOOH 增加，Cr₂O₃/CrN 減少
• O²⁻/OH⁻ 比例從2.25降至0.05，表明金屬氧化物減少、氫氧化物主導 → 被動膜疏松
 

這意味著什么？
被動膜的保護性能，正是建立在致密穩定的氧化層（如Cr₂O₃）之上。當氫促進Cr從膜中流失，更多"易溶解"的Cr(OH)₃、FeOOH取而代之時，被動膜就像脫了"盔甲"。
結果3：微觀結構是"氫通道"？
• ECCI與EBSD（Fig. 1-2）揭示：打印過程中形成的胞狀結構和致密位錯墻為氫擴散提供了便利；
• 這些微觀結構既是"陷阱"，也是"高速公路"；
• 越多氫，越快擴散，越深腐蝕！
 

結果4：半導體特性惡化
Mott-Schottky測試（Fig. 6-7）顯示：
• 膜仍呈n/p混合型半導體特性；
• 空穴濃度（NA）和電子濃度（ND）大幅提升，分別從 2.67×10²² → 5.83×10²² 和 1.91×10²¹ → 2.74×10²¹；
• 膜中缺陷密度升高 → 腐蝕更容易擴展
 

總結與展望
總結
氫對3D打印不銹鋼的腐蝕效應路徑如下：
氫充入 → 微觀結構促進擴散 → 被動膜成分改變（Cr↓，Fe↑，OH⁻↑）→ 缺陷密度升高 → 腐蝕加劇
未來展望
• 研究建議未來拓展到氯化物環境、微生物腐蝕等復雜工況；
• 如何通過元素合金設計、表面處理、熱處理提升其抗氫腐蝕能力，仍是關鍵方向；
• LPBF制程參數優化，也許能調控微觀結構，遏制氫侵害路徑！
     原文出處：Zhao Q, Luo H, Li C, et al. Hydrogen charging-induced corrosion behavior evolution of an additive-manufactured austenitic stainless steel in sulfuric acid medium. Engineering Failure Analysis, 2025, 178: 109753.

(責任編輯：admin)

• 3D生物打印技術革新傷口護
• AMFG 推出Sentinel AI智能
• 雷尼紹與IMR合作推進衛星
• 氫“偷偷”腐蝕你的3D打印
• 德克薩斯大學研究人員開發
• IBM取得“虛擬現實+3D打印

• ·3D生物打印技術革新傷口護理：托萊多大
• ·AMFG 推出Sentinel AI智能工具，能在三
• ·雷尼紹與IMR合作推進衛星光學元件金屬3
• ·氫“偷偷”腐蝕你的3D打印不銹鋼？ 一
• ·德克薩斯大學研究人員開發出用于混合材
• ·IBM取得“虛擬現實+3D打印”建筑設計新
• ·南京工業大學：激光增材制造316L不銹鋼
• ·3D打印技術突破：生物工程胰島保持形狀