选区激光熔化工艺参数对燃料电池316L不锈钢双极板性能的影响

作     者：林开杰 董伟菘 顾冬冬 全景峰 乔竞驰 王超超 LIN Kaijie;DONG Weisong;GU Dongdong;QUAN Jingfeng;QIAO Jingchi;WANG Chaochao

作者机构：南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016 南京航空航天大学江苏省高性能金属构件激光增材制造工程实验室南京210016 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第57卷第9期

页      面：167-174页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(51905269、 51735005) 国防基础科研计划(JCKY2020605C007) 航空科学基金(2020Z049052001) 江苏省自然科学基金(BK20170787)、(BRA20190481) 江苏省第十五批“六大人才高峰”创新人才团队(TD-GDZB-001) 2017年度江苏省高校优秀科技创新团队、国家自然科学基金创新研究群体(51921003)资助项目 

主　　题：选区激光熔化 316L不锈钢 燃料电池 金属双极板 

摘      要：316L不锈钢材料具有耐蚀性好、成形性好、成本低等优点,在燃料电池金属双极板领域有着良好的应用前景。基于传统等材、减材加工方法难以成形复杂结构燃料电池双极板的瓶颈,使用选区激光熔化技术可实现复杂结构316L不锈钢双极板的成形制造。针对燃料电池不锈钢金属双极板的应用背景,系统研究了不同激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度)对所成形316L不锈钢材料微观组织及双极板所需耐蚀性和表面接触电阻的影响,并对比了传统锻造316L不锈钢与选区激光熔化316L不锈钢在显微组织和性能上的差异。结果表明,选区激光熔化成形316L不锈钢的致密度随着激光功率的增大而增大,随着扫描速度的增大而减少,并在激光功率为300 W,扫描速度为1 500~2 000 mm/s时达到最大值。相比于具有等轴晶特征的锻造不锈钢试样,选区激光熔化成形不锈钢试样柱状晶组织有利于降低晶界对电流的阻碍作用,从而降低了表面接触电阻;同时,随着样品表面粗糙度的提高,选区激光熔化成形不锈钢试样的表面接触电阻降低。致密度高的选区激光熔化成形不锈钢试样的耐蚀性优于锻造成形不锈钢试样,且随着致密度的减小,选区激光熔化成形试样的耐蚀性逐渐降低。本研究结果表明选区激光熔化成形316L不锈钢材料可用于燃料电池金属双极板。