અમૂર્ત: સંશોધન તરીકે મેટલ એડિટિવ ઉત્પાદન ચાલુ રહે છે, લેસર ક્લેડીંગ જટિલ ભાગોના નિર્માણ અને પુનઃકાર્યમાં વધુ ધ્યાન આકર્ષિત કરી રહ્યું છે. લેસર પ્રોસેસિંગમાં હીટિંગ રેટ અને ઠંડકનો દર અત્યંત ઊંચો છે, જે ક્લેડીંગ લેયરને તિરાડો અને નુકસાન તરફ દોરી શકે છે. લેસર ક્લેડીંગ પાવડરની Si સામગ્રીને વધારીને ક્રેકીંગનું જોખમ ઓછું થાય છે. આ પાવડરના ગલનબિંદુને ઘટાડે છે, જેનાથી પ્રક્રિયા દરમિયાન ગરમીના ઇનપુટમાં ઘટાડો થાય છે. જો કે, Si ની અસર પાવડરના ગલનબિંદુને ઘટાડવા સુધી મર્યાદિત નથી. ફેબ્રિકેશન પ્રક્રિયા પર Si ની અસર અને ક્લેડીંગ લેયર્સના કાટ પ્રદર્શનની તપાસ કરવા માટે, 316L પર વિવિધ Si સામગ્રીઓ સાથે 316L ક્લેડીંગ લેયર્સ બનાવવામાં આવ્યા હતા.
અનુક્રમે 0.8% Si-316L, 1.2% Si-316L અને 1.6% Si-316L પાવડર સાથે સબસ્ટ્રેટ. ક્લેડીંગ નમૂનાઓની મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ કમ્પોઝિશન લેસર કોન્ફોકલ માઇક્રોસ્કોપી, સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી, એક્સ-રે વિવર્તન અને થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી.

એવું જાણવા મળ્યું હતું કે લેસર ક્લેડીંગ લેયરની જાડાઈમાં વધારો થયો છે કારણ કે Si સામગ્રીમાં વધારો થયો છે. એક સ્તરની સરેરાશ જાડાઈ 700% Si પર 0.8 μm થી વધીને 800% Si પર 1.2 μm અને 900% Si પર 1.6 μm થઈ છે, જે 14% અને 29% વધી છે. તે જ સમયે, કારણ કે લેસર ક્લેડીંગ સ્તરો સ્તર દ્વારા સ્ટૅક્ડ હતા, સમગ્ર સ્તર એક જટિલ થર્મલ સાયકલિંગ પ્રક્રિયામાંથી પસાર થયું હતું જેણે અંતિમ ક્લેડીંગ ગુણધર્મોની સ્થિરતાને ખૂબ અસર કરી હતી. પાવડરની Si સામગ્રીને વધારીને, સ્ટેક્ડ સ્તરોની સંખ્યા ઘટાડી શકાય છે. આ અંતિમ સ્તરની વધુ સુસંગત ગુણવત્તામાં પરિણમશે.

આ દરમિયાન, એલિમેન્ટલ Si ના ઓક્સિડેશનથી SiO2 ઉત્પન્ન થયું, જેણે મેલ્ટ પૂલને સારી રીતે સુરક્ષિત કર્યું અને ક્લેડીંગ લેયરનું ઓક્સિડેશન ઘટાડ્યું. TG પરીક્ષણોના પરિણામો દર્શાવે છે કે ઊંચા તાપમાને 0.8% Si ઓક્સિડાઇઝ્ડ થયું અને વજન દ્વારા સરેરાશ 32% વધ્યું, જ્યારે 1.6% Si ઓક્સિડાઇઝ્ડ વજન દ્વારા માત્ર 19% ના દરે થયું. Si એ થર્મોડાયનેમિક કારણોસર મેલ્ટ પૂલમાં બાકી રહેલા તત્વોને સુરક્ષિત કરવા ઓક્સિજન સાથે પ્રાધાન્યપૂર્વક પ્રતિક્રિયા આપી. આ સંરક્ષણ અત્યંત ઊંચા મેલ્ટ પૂલ કૂલિંગ રેટ દ્વારા વધારવામાં આવ્યું હતું, જે આખરે ઊંચા તાપમાને ક્લેડીંગમાં મેટાલિક તત્વોના ઓક્સિડેશનમાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે.

વધુમાં, પીગળેલા ક્લેડીંગના કાટ પ્રતિકારને એલિમેન્ટલ Si થી SiO2 ના ઓક્સિડેશન દ્વારા સુધારી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણોમાં Si ની સામગ્રી વધવા સાથે નમૂનાની સપાટી પરના ખાડાઓની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે. વિદ્યુતરાસાયણિક પરિણામો દર્શાવે છે કે કાટ પ્રવાહ 2.039×10'–6 A·cm–2 થી ઘટીને 1.889×10'–6 A·cm'–2 અને 1.422×10'–6 A·cm'–2 થયો છે. સી સામગ્રી, જ્યારે સ્વ-કાટ સંભવિત હકારાત્મક દિશામાં ખસેડવામાં આવી છે. ગતિશીલ ધ્રુવીકરણ વળાંકોમાંથી, તે જોઈ શકાય છે કે જેમ જેમ Si સામગ્રીમાં વધારો થયો, કાટની કામગીરી મુખ્યત્વે લાંબા પેસિવેશન અંતરાલના સ્વરૂપમાં વધી. આ મોટે ભાગે Si થી SiO2 માં રૂપાંતરણને કારણે હતું જે Cr2O3 પેસિવેશન લેયર પર સમૃદ્ધ હતું. આનાથી Cr2O3 પેસિવેશનના અભાવની ભરપાઈ થઈ. ત્રણેયની પિટિંગ સંભવિતતા 0.8% Si (0.4 V) થી વધીને 1.2% Si (0.6 V) અને 1.6% Si (0.9 V) થઈ છે. અવબાધ સ્પેક્ટ્રલ ડેટાએ એ પણ દર્શાવ્યું છે કે નમુનાઓની અવબાધ Si સામગ્રી સાથે વધી છે. ખાસ કરીને, પેસિવેશન ઇમ્પીડેન્સ R2 0.65×10'5 Ω·cm'2 થી વધીને 3.55×105 Ω·cm'2 અને 4.08×10'5 Ω·cm'2 થયો છે, જે દર્શાવે છે કે એલિમેન્ટલ Si નું ઓક્સિડેશન SiO2 નું નિર્માણ કરે છે. 316L સપાટી સ્તરના પેસિવેશન સ્તરને સુધારે છે, ક્લેડીંગ સ્તરના કાટ પ્રતિકારને અસરકારક રીતે સુધારે છે.

એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (એએમ) એક ઉત્પાદન તકનીક છે જેનો ઉપયોગ જટિલ ભાગો બનાવવા માટે થઈ શકે છે. તેમાંથી, લેસર ક્લેડીંગ ટેક્નોલોજી (LC) અને સિલેક્ટિવ લેસર મેલ્ટિંગ ટેક્નોલોજી (SLM) ગરમીના સ્ત્રોત તરીકે લેસરનો ઉપયોગ કરીને અત્યંત લાક્ષણિક પ્રતિનિધિઓ છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, લેસર એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ ટેક્નોલોજી પર સંશોધન પેપરની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર વધારો થયો છે. તેમાંથી, પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ ટેક્નોલોજીમાં કાર્યકારી વાતાવરણ માટે ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ છે, અને તે તેના કેબિન વોલ્યુમ દ્વારા મર્યાદિત છે, જે મોટા કદના ઘટકોની પ્રક્રિયા અને ઉત્પાદનને પૂર્ણ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. તે જ સમયે, પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ ટેક્નોલોજી (લેસર સ્પોટ દસ માઇક્રોન છે) ની અત્યંત ઉચ્ચ રચના ચોકસાઈને કારણે, તેની રચના કાર્યક્ષમતા ઓછી છે; જ્યારે લેસર ક્લેડીંગ ટેક્નોલૉજી ઉચ્ચ રચના કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે અને મોટા અને જટિલ ઘટકોના પુનઃનિર્માણ માટે પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ ટેક્નોલોજી કરતાં અપ્રતિમ ફાયદા ધરાવે છે. મિલિમીટર-લેવલ સ્પોટ લેસર ક્લેડીંગ ટેક્નોલોજીને મોટા કદના જટિલ ઘટકોની સપાટીના ફેરફાર અને સમારકામ અને મજબૂતીકરણને ઝડપથી પૂર્ણ કરવા સક્ષમ બનાવે છે. જો કે, ખુલ્લા વાતાવરણમાં, લેસર ક્લેડીંગ લેયરની અંદર ઓક્સિડેશન ઈન્ક્લુઝન જેવી સમસ્યાઓ થવાની સંભાવના છે, અને તેના 10'5~10'7/s ℃ના ઊંચા ઠંડક દરને કારણે, લેસર ક્લેડીંગ લેયર ક્રેકીંગ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે. . લેસર ક્લેડીંગની ગુણવત્તાને અસર કરતા ઘણા પરિબળો છે. લેસર સ્કેનિંગ રેટ, પાવડર ફીડિંગ રેટ અને લેસર પાવર જેવા પ્રોસેસ પેરામીટર્સ ઉપરાંત, મેટલ પાવડરની રચના પોતે ક્લેડીંગ લેયરની ગુણવત્તાને પણ અસર કરશે.

હાલમાં લેસર ક્લેડીંગ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી મોટાભાગની આયર્ન-આધારિત એલોય કોટિંગ સામગ્રીઓ થર્મલ સ્પ્રેઇંગ માટે સીધા સ્વ-ફ્લક્સિંગ આયર્ન-આધારિત એલોય પાઉડરથી બનેલી હોવાથી, તે લેસર ક્લેડીંગ ટેકનોલોજી સાથે સંપૂર્ણપણે સુસંગત નથી. થર્મલ સ્પ્રેઇંગ દરમિયાન, એલોયમાં ગલનની શરૂઆતથી અંત સુધી મોટી તાપમાન શ્રેણી હશે, જેનાથી એલોય પીગળેલા પૂલમાં યોગ્ય પ્રવાહીતા ધરાવે છે તેની ખાતરી કરે છે, જેથી પીગળેલા એલોય સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર એક સરળ સપાટી બનાવી શકે. લેસર ક્લેડીંગ દરમિયાન, પીગળેલા એલોયનો ઠંડક દર ઝડપી હોય છે, તાપમાનની શ્રેણી નાની હોય છે, અને પ્રવાહીતા નબળી હોય છે. પીગળેલા એલોયને ફેલાવવાનો સમય મળે તે પહેલાં તે મજબૂત થઈ જશે, અને એક સરળ ક્લેડીંગ કોટિંગ બનાવી શકાશે નહીં, પરિણામે ખરબચડી સપાટી, ચળકાટનો અભાવ અને કોટિંગની અપૂરતી ઘનતા જેવી સમસ્યાઓ ઊભી થાય છે. તેમણે જિયાનકુન એટ અલ. 45 સ્ટીલ માટે સ્પેશિયલ લેસર ક્લેડીંગ આયર્ન-આધારિત એલોય પાવડર ડિઝાઇન કર્યો, અને એલોય પાવડર સ્વ-સ્લેગ, સ્વ-રક્ષણાત્મક અને સ્વ-ફ્લક્સિંગ બનાવવા માટે તેમાં Si ઉમેર્યું. લિયાંગ ઝિગાંગ એટ અલ. લેસર ક્લેડીંગ પ્રક્રિયા હેઠળ આયર્ન-આધારિત એલોય કોટિંગ્સ પર વિવિધ સિલિકોન પાવડર ઉમેરાની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પરિણામો દર્શાવે છે કે જ્યારે Si તત્વનું પ્રમાણ વધારે હતું, ત્યારે પીગળેલા એલોયની પ્રવાહક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે સુધરી હતી, પરંતુ પેદા થયેલ સિલિકેટ્સ પીગળેલા પૂલના તળિયે એકઠા થશે, ક્લેડીંગ સ્તર અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેના બંધનને અસર કરશે. વાંગ યાન્શુ એટ અલ. દર્શાવે છે કે Si તત્વ દ્વારા રચાયેલ SiO2 કાટ દરમિયાન આયનોના સ્થળાંતરને અસરકારક રીતે ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સામગ્રીના કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો થાય છે.

ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સામગ્રી તરીકે, 316L મહાસાગરો અને રાસાયણિક ઉદ્યોગો જેવા ગંભીર ક્ષતિગ્રસ્ત વાતાવરણમાં અત્યંત ઉચ્ચ એપ્લિકેશન મૂલ્ય ધરાવે છે. લેસર ક્લેડીંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા સંબંધિત ભાગોનું પુનઃઉત્પાદન ભાગોની સેવા જીવનને વિસ્તૃત કરી શકે છે. જો કે, લેસર ક્લેડીંગની ઝડપી ગરમી અને ઠંડકની તકનીકી લાક્ષણિકતાઓને લીધે, 316L એલોય સામગ્રીનો પ્રમાણભૂત ગ્રેડ તેની પ્રક્રિયા સાથે ખૂબ સુસંગત નથી, ક્લેડીંગ સ્તરની રચનાની ગુણવત્તા નબળી છે, અને ખામીઓ અંદર થવાની સંભાવના છે. ઉપરોક્ત કારણોના આધારે, 316L ભાગોનું ઉચ્ચ-ગુણવત્તાનું પુનઃઉત્પાદન અને સમારકામ હાંસલ કરવા માટે, પાઉડરની રચનાને ધાતુના પાઉડર સ્મેલ્ટિંગ સ્ટેજમાં Si એલિમેન્ટ સામગ્રી (Si કણો ઉમેરતા નથી) ને નિયંત્રિત કરીને અને પ્રક્રિયાની લાક્ષણિકતાઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવી હતી. ઉચ્ચ સી સામગ્રી પર ક્લેડીંગ લેયર, એટલે કે મેક્રોસ્કોપિક ફોર્મિંગ ગુણવત્તા અને ક્લેડીંગ લેયરની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. તે જ સમયે, 316L ક્લેડીંગ લેયરના કાટ પ્રદર્શન પર Si તત્વની અસરનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, જે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા 316L લેસર ક્લેડીંગ માટે નવી પદ્ધતિ પ્રદાન કરે છે.

1 પ્રયોગ

1.1 સામગ્રી અને નમૂનાની તૈયારી
આ પેપરમાં ઉપયોગમાં લેવાતા લેસર ક્લેડીંગ કોએક્સિયલ પાવડર ફીડિંગ ટેસ્ટ ડિવાઇસમાં મુખ્યત્વે લેસર, કોએક્સિયલ પાવડર ફીડિંગ સિસ્ટમ, કૂલિંગ સિસ્ટમ, કંટ્રોલ સિસ્ટમ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. લેસરનો ઉપયોગ લેસરલાઇન, જર્મની દ્વારા ઉત્પાદિત LDF400-2000 ફાઇબર-કપલ્ડ સેમિકન્ડક્ટર લેસર છે. 4 મીમીનો વ્યાસ. વિશિષ્ટ પ્રક્રિયા પરિમાણો કોષ્ટક 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. આ પેપરમાં, 2L સબસ્ટ્રેટ પર વિવિધ Si સામગ્રીઓ સાથે 316L ક્લેડીંગ સ્તરો તૈયાર કરવા માટે 316 kW સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ઉપયોગમાં લેવાતી પાવડરની રચના કોષ્ટક 2 માં દર્શાવવામાં આવી છે. સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ અવલોકન કરાયેલ વિવિધ Si સામગ્રીઓ સાથેના પાઉડરનું મોર્ફોલોજી આકૃતિ 1 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. પાવડર કણોનું કદ 50~150 μm છે. પ્રયોગ પહેલાં પાવડરને 120 કલાક માટે 1 ° સે પર સૂકવવામાં આવ્યો હતો. 316L સબસ્ટ્રેટનું કદ 60 mm × 100 mm × 15 mm છે. પરીક્ષણ પહેલાં, સબસ્ટ્રેટને તેની સપાટી પરની ઓક્સાઈડ ફિલ્મ અને ગંદકીને દૂર કરવા માટે સૌપ્રથમ એંગલ ગ્રાઇન્ડરથી ગ્રાઇન્ડ કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી નિર્જળ ઇથેનોલથી સાફ કરીને સૂકવવામાં આવ્યું હતું.
ચોક્કસ સ્કેનિંગ વ્યૂહરચના અને નમૂનાની તૈયારી આકૃતિ 2 માં બતાવવામાં આવી છે. નમૂના z-અક્ષ (BD) સાથે બાંધવામાં આવે છે, અને y-અક્ષ (SD) એ લેસર સ્કેનીંગ દિશા છે. લેસર સ્કેનિંગ પદ્ધતિ યુનિડાયરેક્શનલ સમાંતર સ્કેનિંગ છે, અને ક્લેડીંગ લેયરનો ઓવરલેપ દર 50% છે. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણ નમૂના આકૃતિ 2c માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. નમૂના 14 મીમીના વ્યાસ અને 4 મીમીની જાડાઈ સાથેની ડિસ્ક છે, જે સંપૂર્ણ ક્લેડીંગ સ્તરમાંથી કાપવામાં આવે છે. તેની પરીક્ષણ સપાટી સુંવાળી અને સ્ક્રેચ-મુક્ત છે તેની ખાતરી કરવા માટે રેતી અને પોલિશ્ડ છે.

૧.૨ પરીક્ષણ પદ્ધતિ
લેસર ક્લેડીંગ પ્રયોગ પછી, ક્લેડીંગ લેયરનો ક્રોસ-સેક્શનલ સેમ્પલ વાયર કટીંગ મશીનનો ઉપયોગ કરીને લેસર સ્કેનીંગ દિશામાં કાટખૂણે લેવામાં આવ્યો હતો, અને લેસર સ્કેનિંગ દિશાની સમાંતર ક્લેડીંગ લેયરના કેન્દ્રમાં એક રેખાંશ સેક્શનનો નમૂનો લેવામાં આવ્યો હતો. તે પછી, મેટાલોગ્રાફિક સેમ્પલ બનાવવા માટે સેમ્પલને માઉન્ટ, ગ્રાઉન્ડ, પોલીશ્ડ અને ઈચ્ડ કરવામાં આવ્યું હતું (એચેન્ટ 3 g FeCl3+10 mL HCl+100 mL CH3CH2OH હતું) ક્લેડીંગ લેયરની મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી અને માઈક્રોસ્ટ્રક્ચર ઓપ્ટિકલ માઈક્રોસ્કોપી (OM) દ્વારા જોવામાં આવ્યું હતું અને અનુરૂપ ક્લેડીંગ લેયર સેમ્પલનું ગ્રેઈન ઓરિએન્ટેશન ઈલેક્ટ્રોન બેકસ્કેટર ડિફ્રેક્શન પેટર્ન (EBSD) દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું.
STA 449F3 મોડેલ સિંક્રનસ થર્મલ વિશ્લેષકનો ઉપયોગ ઉચ્ચ તાપમાને પાવડર સામગ્રીના ઓક્સિડેશન માસ ઇન્ક્રીમેન્ટને ચકાસવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. પરીક્ષણ તાપમાન 30 ℃ થી વધારીને 1 500 ℃ કરવામાં આવ્યું હતું, અને ગરમીનો દર 20 / મિનિટ ℃ હતો. પરીક્ષણ દરમિયાન પાવડર સમૂહનો ફેરફાર વળાંક રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યો હતો (TG).
વિવિધ Si તત્વ સામગ્રીઓ પરના નમૂનાઓના કાટ પ્રતિકારનું મૂલ્યાંકન પોટેંટિયોડાયનેમિક ધ્રુવીકરણ પરીક્ષણ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રમાણભૂત ત્રણ-ઇલેક્ટ્રોડ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને કાટ ઉકેલ 3.5% NaCl ઉકેલ હતો. પોટેંટિયોડાયનેમિક ધ્રુવીકરણ પરીક્ષણ પહેલાં, પરીક્ષણ પરિણામોની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે 30 મિનિટ માટે ઓપન સર્કિટ સંભવિત પર પરીક્ષણ ચલાવવામાં આવ્યું હતું. પોટેંટિયોડાયનેમિક ધ્રુવીકરણ પરીક્ષણ 1 mV/s ના સ્કેનિંગ દર સાથે ઓપન સર્કિટ સંભવિત ±1 V ની શ્રેણીમાં હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. EIS પરીક્ષણમાં, પ્રારંભિક સંભવિત ઓપન સર્કિટ સંભવિત હતી, આવર્તન શ્રેણી 10–2~105Hz હતી, અને કંપનવિસ્તાર 10 mV હતી. EIS ડેટા ZSimp Win સોફ્ટવેર દ્વારા ફીટ કરવામાં આવ્યો હતો.

2 પરિણામો અને વિશ્લેષણ

2.1 ક્લેડીંગ લેયરની મેક્રોમોર્ફોલોજી
Si સામગ્રીના વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરની ગલન ઊંડાઈ અને ગલન ઊંચાઈમાં વધારો થયો, તેની જાડાઈમાં સુધારો થયો, અને તેને ધાતુશાસ્ત્રની રીતે બંધન કરવું સરળ બન્યું. Si એલિમેન્ટ ઊંચા તાપમાને કેટલાક ધાતુ તત્વો (Fe, Co, Ni, વગેરે) સાથે નીચા ગલનબિંદુ યુટેક્ટિક બનાવી શકે છે, જે એલોયના ગલનબિંદુને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. પછી, લેસર ઊર્જાની ક્રિયા હેઠળ, ઉચ્ચ Si સામગ્રી સાથે 316L અગાઉ પીગળેલા પૂલની રચના કરી શકે છે. એકવાર ધાતુ ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થઈ જાય, પછી લેસરમાં તેનો ઓગળવાનો શોષણ દર ફરીથી સુધરે છે. પરિણામે, વધુ મેટલ પાવડર પીગળેલા પૂલમાં ઓગળી શકાય છે, સિંગલ-પાસ ક્લેડીંગ લેયરની જાડાઈમાં વધારો કરે છે. Si સામગ્રીના વધારા સાથે (0.8% થી 1.2% અને 1.6% સુધીના સામૂહિક અપૂર્ણાંક), ક્લેડીંગ લેયર મેલ્ટ ઊંચાઈ 698 μm થી 834 અને 918 μm સુધી વધે છે, અને ફ્યુઝન ઊંડાઈ 601 μm થી 654 અને 898 μm સુધી વધે છે. સિંગલ-લેયર ક્લેડીંગ લેયરની ઊંચાઈ અનુક્રમે 15% અને 40% વધે છે, આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
વિવિધ Si સામગ્રીઓ હેઠળ લેસર ક્લેડીંગ લેયરનું મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી આકૃતિ 4a માં બતાવવામાં આવ્યું છે. ત્રિ-પરિમાણીય પ્રોફાઇલ ઇમેજ (આકૃતિ 4b) ના પરિણામો દર્શાવે છે કે Si સામગ્રીના વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરની સપાટી સરળ બને છે અને અનડ્યુલેશન તફાવત ઘટે છે. આ પરિણામનું કારણ એ છે કે ઉચ્ચ Si સામગ્રી સાથે 316L પીગળેલા પૂલની સ્નિગ્ધતા ઓછી છે અને પ્રવાહ પ્રદર્શન વધુ સારું છે. Si તત્વ એલોયના નક્કર તબક્કા અને પ્રવાહી તબક્કાને વિશાળ તાપમાન શ્રેણી બનાવી શકે છે, એલોયની પ્રવાહીતા અને ભીનાશતામાં સુધારો કરી શકે છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે તાપમાનમાં વધારા સાથે પીગળેલી ધાતુની સ્નિગ્ધતા પણ ઘટશે. ઉચ્ચ Si સામગ્રી સાથે 316L ના પીગળેલા પૂલ અગાઉ રચાય છે. ધાતુ ઓગળવાની પ્રક્રિયામાં સતત ગરમ થાય છે અને પ્લાઝ્મા અવસ્થામાં પરિવર્તિત થાય છે, પીગળેલા પૂલની સ્નિગ્ધતા ઝડપથી ઘટે છે અને પ્રવાહની કામગીરીમાં વધુ સુધારો થાય છે. તેથી, ઉચ્ચ Si સામગ્રી સાથે 316L ના ક્લેડીંગ સ્તરની સપાટી સરળ છે. પીગળેલા પૂલના પ્રવાહની કામગીરીને વધુ ચકાસવા માટે, નીચા લેસર પાવર પર ચકાસણી પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો, અને ઓવરલેપ ફ્યુઝન આકૃતિ 4c માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ પ્રયોગમાં, પાવડર ફીડિંગ રેટ અને સ્કેનિંગ રેટ યથાવત રાખવામાં આવ્યા હતા, અને માત્ર લેસર ઇનપુટ પાવર ઘટાડવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો દર્શાવે છે કે 0.8% Si ક્લેડીંગ લેયરના જંકશન પર અનફ્યુઝ્ડ છિદ્રો જોઈ શકાય છે, જ્યારે સમાન પાવર પર, 1.2% Si અને 1.6% Si ક્લેડીંગ લેયર સારી રીતે ફ્યુઝ થયેલ છે અને કોઈ છિદ્રો દેખાતા નથી. આ પરિણામ ઉપર દર્શાવેલ નિષ્કર્ષ સાથે પણ સુસંગત છે કે Si તત્વ 316L એલોયના પ્રવાહ ગુણધર્મોને સુધારે છે.

2.2 ક્લેડીંગ લેયરની માઇક્રોમોર્ફોલોજી
વિવિધ Si તત્વ સામગ્રીઓ સાથે ક્લેડીંગ સ્તરોની માઇક્રોમોર્ફોલોજી આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવી છે. તે જોઈ શકાય છે કે Si તત્વની સામગ્રીના વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરની આંતરિક રચના બદલાઈ ગઈ છે. 0.8% Si માં, લાંબા સ્તંભાકાર સબગ્રેઇન્સ પીગળેલા પૂલના તળિયેથી થર્મલ ગ્રેડિયન્ટ સાથે ટોચ સુધી વધતા જોઇ શકાય છે, જ્યારે 1.2% Si માં, બરછટ સ્તંભાકાર પેટાગ્રેઇન્સ ધીમે ધીમે થોડા લાંબા સેલ્યુલર સબગ્રેન્સમાં રૂપાંતરિત થાય છે. વધુમાં, 1.6% Si માં, મોટાભાગના સબગ્રેઇન્સ કોષોના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આ સંસ્થાના ઉત્ક્રાંતિમાં, સબગ્રેન સીમાઓ પર Si તત્વોનું પિનિંગ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. સેલ્યુલર સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરની સબગ્રેન સીમાઓ પર, Si તત્વોનું સંવર્ધન છે, અને આ સંવર્ધન ઉત્પાદન મુખ્યત્વે નેનો-સિલિકોન ઓક્સાઇડ છે, જેમ કે આકૃતિ 5d માં બતાવેલ છે. આ નેનોપાર્ટિકલ પીગળેલા પૂલની અંદર અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે નક્કરીકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન સ્તંભાકાર સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરની વૃદ્ધિમાં અસરકારક રીતે વિક્ષેપ પાડે છે, જેનાથી આંતરિક ઘનકરણ માળખું સેલ્યુલર માળખામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
લેસર ક્લેડીંગ 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સ્ટ્રક્ચરમાં, એક સ્પષ્ટ તત્વ વિભાજનની ઘટના છે. ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ STEM મોડમાં સેલ્યુલર સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરનું EDS લાઇન સ્કેન આકૃતિ 6 માં બતાવવામાં આવ્યું છે. તેજસ્વી સફેદ રેખાઓ સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચરની સબગ્રેઇન સીમાઓ પર ભેગી થાય છે. સેલ્યુલર સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરની સબગ્રેઇન સીમાઓ પર Fe, Cr અને Mo તત્વોની અલગતાની ઘટના છે, જે મુખ્યત્વે એમાં પ્રગટ થાય છે કે Cr અને Mo તત્વો સબગ્રેનની સીમાઓ પર સમૃદ્ધ થશે, અને અનુરૂપ Fe તત્વની સામગ્રીમાં ઘટાડો થશે. 1.6% Si ક્લેડીંગ લેયરના સેલ્યુલર સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરની TEM બ્રાઇટ ફિલ્ડ ઇમેજ અને અનુરૂપ નેનોપાર્ટિકલ એલિમેન્ટ વિશ્લેષણ આકૃતિ 7 માં બતાવવામાં આવ્યું છે. આકૃતિ 7a માં સફેદ તીર સ્ટ્રક્ચરની સબગ્રેઇન સીમા સૂચવે છે, અને ત્યાં ગોળાકાર કણો છે. આ સબગ્રેન બાઉન્ડ્રીમાં ગોલ્ડ એરો. આકૃતિ 7b નું EDS વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે આ રાઉન્ડ નેનોપાર્ટિકલના મુખ્ય ઘટકો Si અને O છે. તે જ સમયે, આ નેનો-
સિલિકોન ઓક્સાઇડ કણ મોટાભાગે સબગ્રેન બાઉન્ડ્રી પર હાજર હોય છે, અને રચનાની અંદર ભાગ્યે જ જોવા મળે છે. નેનો-ઓક્સિડાઇઝ્ડ તબક્કો લેસર ક્લેડીંગ દરમિયાન રચાયેલ પ્રથમ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ લક્ષણ છે. અગાઉ, વેલ્ડેડ અને પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટેડ 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરમાં સમાન ઓક્સિડેશન તબક્કાઓ જોવા મળ્યા હતા.
TEM તેજસ્વી ક્ષેત્ર હેઠળ એક નેનો-સિલિકોન ઓક્સાઇડ કણની છબી આકૃતિ 8a માં બતાવવામાં આવી છે. આ નેનોપાર્ટિકલની આસપાસ મોટી સંખ્યામાં ડિસલોકેશન સ્ટ્રક્ચર જોવા મળે છે. આ ઓક્સાઇડની રચના માટે જરૂરી ઓક્સિજનના ઘણા સ્ત્રોત છે. લેસર પ્રક્રિયા દરમિયાન નિષ્ક્રિય વાતાવરણ સુરક્ષા હોવા છતાં, ઓક્સિડેશન અનિવાર્ય છે. જેમ જેમ લેસર વર્તમાન પીગળેલા પૂલથી તેના સ્કેનિંગ પાથ સાથે દૂર જાય છે, તેમ તેમ પીગળવું ઠંડુ થાય છે, ઓક્સિજનની દ્રાવ્યતા ઘટે છે અને ઘન ઓક્સાઈડ ન્યુક્લી બનવાનું શરૂ થાય છે. જે તાપમાને સિલિકોન ઓક્સાઇડ બનવાનું શરૂ થાય છે તે તાપમાન (SiO2 નું નિર્માણ તાપમાન 2 000 K છે) સ્ટીલના ઘન તાપમાન (1 700 K) કરતાં ઘણું વધારે છે, તેથી પીગળેલા સ્ટીલમાં ઓક્સાઇડ ન્યુક્લિએશન સામાન્ય રીતે એક સમાન પ્રક્રિયા સંચાલિત માનવામાં આવે છે. પીગળેલા પૂલમાં નક્કરીકરણ ઇન્ટરફેસ પહેલાં મોટી માત્રામાં અંડરકૂલિંગ દ્વારા. તેથી, ઠંડકનો દર વધારવો અસરકારક રીતે મેલ્ટમાં ઓક્સાઇડના ન્યુક્લિએશન દરમાં વધારો કરી શકે છે. ઓસ્ટવાલ્ડ પકવવાના સિદ્ધાંત મુજબ, ઓક્સાઇડ અથડામણ અને સંકલન ઘટનાઓ દ્વારા બરછટ થઈ શકે છે, અને મોટા ઓક્સાઇડ નાના ઓક્સાઇડના સમૂહના રૂપમાં વધશે. ઓક્સાઇડ્સ આખરે પીગળેલા પૂલના સૌથી ઠંડા વિસ્તારમાં આગળ વધતા નક્કર ઇન્ટરફેસ દ્વારા આવરિત થાય છે અને ઘનમાં સમાવેશ થાય છે. અલબત્ત, પીગળેલા પૂલમાં મજબૂત સંવહન મિશ્રણને લીધે, ઓક્સાઇડ ઠંડા અને ગરમ વિસ્તારો વચ્ચે વહન કરવામાં આવે છે, અને પીગળેલા પૂલમાં નેનો-ઓક્સાઇડની રચના અને વૃદ્ધિ અહીં પ્રસ્તુત છે તેના કરતાં વધુ જટિલ છે.
આવા નેનો-પાર્ટીકલ મેલ્ટ્સમાં સામાન્ય રીતે અત્યંત ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા હોય છે અને તે સપાટીના તાણને ઘટાડવા માટે ગોળા બનાવે છે. વધુમાં, આવા પીગળવામાં સામાન્ય રીતે સ્ટીલ માટે ભીનાશનું વલણ ઓછું હોય છે અને તેથી તે બંધારણમાં ઓગળ્યા વિના રહી શકે છે. વધુમાં, લેસર ગલન દરમિયાન સ્થાનિક ઉચ્ચ ઠંડક દર ગતિશાસ્ત્રની દ્રષ્ટિએ આ કાચના તબક્કાની રચના માટે અત્યંત અનુકૂળ છે. આવા કાચના તબક્કાના કણો બનાવવા માટે જરૂરી ક્રિટિકલ ઠંડક દર 10'2 થી 10'6 K/s સુધી બદલાઈ શકે છે, તેમના જથ્થાના આધારે, જ્યારે લેસર મેલ્ટિંગ દરમિયાન પ્રાપ્ત થયેલ ઠંડક દર ઊંચો છે, જે 10'5 થી 10'7 K સુધી પહોંચે છે. /સે. ઉચ્ચ ઠંડક દરની ક્રિયા હેઠળ, આ નાના સમૂહો લગભગ 500 એનએમના કદ સાથે ગોળાકાર કણો બનાવવા માટે વધુ એકીકૃત થશે. આ રચના પ્રક્રિયા લગભગ 0.1 સેકંડ લે છે.
તે જ સમયે, ઘનકરણ દરમિયાન નેનો-સિલિકોન ઓક્સાઇડ કણો દ્વારા સમૃદ્ધ થર્મલ સ્ટ્રેસ તેમની આસપાસ મોટી સંખ્યામાં ડિસલોકેશન સ્ટ્રક્ચર્સનું કારણ બને છે, જેમ કે આકૃતિ 8b માં બતાવ્યા પ્રમાણે. આ કાચના તબક્કાનો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક (0.55×10'–6 ℃'–1) મેટલ મેટ્રિક્સ (16×10–6 ℃–1) ના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક કરતાં ઘણો ઓછો હોવાથી, આ પર સંકુચિત તાણ પેદા કરશે. નેનો-કણો અને આસપાસના મેટલ મેટ્રિક્સ [26] પર તાણયુક્ત તણાવ. તેથી, સિલિકેટ નેનો-સમાવેશની આસપાસ સ્ટીલ મેટ્રિક્સમાં ગાઢ અવ્યવસ્થાનું માળખું રચાશે. આ અવ્યવસ્થાનું માળખું સ્તંભાકાર ઘનતાના માળખાના વિકાસમાં વિક્ષેપ પાડે છે, પરિણામે વધુ સેલ્યુલર સ્વરૂપો થાય છે. તેથી, અગાઉના અભ્યાસમાં, 1.6% Si ના અનાજ અને સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચર્સ 0.8% Si કરતાં વધુ ઝીણા છે.
વિવિધ Si સમાવિષ્ટો સાથેના ક્લેડીંગ સ્તરોની અનાજની દિશા આકૃતિ 9 માં દર્શાવવામાં આવી છે. તે શોધી શકાય છે કે Si સામગ્રીના વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરના દાણા ધીમે ધીમે ઝીણા બને છે, જે વધુ નેનો-ની હાજરી સાથે પણ સંબંધિત છે. ક્લેડીંગ લેયરની અંદર સિલિકોન ઓક્સાઇડ કણો. નેનો-ઓક્સાઇડની રચના અનાજના ઘનતા પહેલા થાય છે, તેથી તે અનાજની વૃદ્ધિ માટે ન્યુક્લિએશન પોઈન્ટ પ્રદાન કરી શકે છે, જે ક્લેડીંગ સ્તરની અંદરના અનાજને વધુ ઝીણા બનાવે છે.

2.3 ઉચ્ચ-તાપમાન ઓક્સિડેશન પ્રતિકાર
Si સામગ્રીનો વધારો સામગ્રીના ઉચ્ચ-તાપમાન ઓક્સિડેશન પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. સ્ટીલના નિર્માણમાં, ઉચ્ચ-તાપમાનના સ્મેલ્ટિંગ દરમિયાન ઉત્પાદિત ઓક્સાઇડના સમાવેશને દૂર કરવા માટે Si, Al અને Mn જેવા તત્વો ઘણીવાર ઉમેરવામાં આવે છે. આકૃતિ 10 ના મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજીમાંથી, તે શોધી શકાય છે કે Si તત્વની સામગ્રીમાં વધારો સાથે, ક્લેડીંગ સ્તર ઘેરાથી તેજસ્વીમાં બદલાય છે. જ્યાં સુધી ધાતુની સામગ્રીનો સંબંધ છે, કારણ કે ધાતુની સપાટી પરનું ઓક્સાઇડ સ્તર ધાતુની આંતરિક ચમકને અવરોધે છે, સપાટી અંધારી દેખાય છે. તેથી, સમાન પરિસ્થિતિઓમાં, સપાટીનો રંગ ઘાટો, ક્લેડીંગ સ્તરનું ઓક્સિડેશન વધુ તીવ્ર. આ દર્શાવે છે કે 0.8% Si ક્લેડીંગ લેયરનું ઓક્સિડેશન 1.6% Si ક્લેડીંગ લેયર કરતા વધુ તીવ્ર હોય છે અને આ ઓક્સિડેશન પીગળેલા પૂલના ઘનકરણના તબક્કા દરમિયાન થાય છે. ગલન અને ઘનકરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાતુના પાવડરના ઓક્સિડેશન ડેટા મેળવવા માટે, 0.8% Si અને 1.6% Si ની બે પાવડર સામગ્રીને થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક પરીક્ષણો (TG) આધિન કરવામાં આવ્યા હતા, અને પરિણામો આકૃતિ 10 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. 0.8 % Si અને 1.6% Si પાવડરને ક્રુસિબલમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા અને 20/મિનિટ ℃ પર ગરમ કરવામાં આવ્યા હતા. ઉચ્ચ-તાપમાનના ઓક્સિડેશનના 1 કલાક પછીના પરિણામો આકૃતિ 5 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. 1000 ℃ પહેલાં, તેમાંથી કોઈએ સામૂહિક વધારાના સ્પષ્ટ સંકેતો દર્શાવ્યા ન હતા. 0.8% Si પાવડરનું ઓક્સિડેશન 1054 ℃ થી શરૂ થયું અને 1419 ℃ પર સમાપ્ત થયું, 32% ના ઓક્સિડેશન માસમાં વધારો થયો. 1.6% Si પાવડરનું ઓક્સિડેશન 1072 ℃ થી શરૂ થયું અને 1410 ℃ પર સમાપ્ત થયું, જેમાં 19% ના ઓક્સિડેશન માસમાં વધારો થયો. બેના ઓક્સિડેશન માસ વધારાની તાપમાન શ્રેણી મૂળભૂત રીતે સુસંગત છે. જો કે, 32% Si પાવડરના લગભગ 0.8% ઓક્સિડેશન માસ વધારાની સરખામણીમાં, 1.6% Si પાવડરના ઓક્સિડેશન માસમાં 41%નો ઘટાડો થયો છે.
ઓક્સિડેશનનો સમાવેશ લેસર ક્લેડીંગ લેયરના અંતિમ પ્રભાવને ગંભીરપણે અસર કરશે. ધાતુના ઓક્સાઇડ આયનીય બોન્ડ દ્વારા બંધાયેલા હોવાથી, તેમની બોન્ડ ઊર્જા ધાતુ કરતાં વધુ હોય છે, અને ઓગળવા માટે ઉચ્ચ ઊર્જાની જરૂર પડે છે. એકવાર તેઓ દેખાય છે, તેઓ પીગળેલા પૂલથી અલગ કરવા અત્યંત મુશ્કેલ છે. ઓક્સાઇડ અને ધાતુઓ વચ્ચે નબળી ભીનાશને કારણે, આ ઓક્સાઇડ એકઠા થશે અને ક્લેડીંગ લેયરની અંદર ઓક્સિડેશન ઇન્ક્લુઝન બની જશે, તેના પ્રભાવને અસર કરશે.
આકૃતિ 11 સાથે જોડીને, 1.6% Si ની ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાની ચર્ચા અને વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. પીગળેલા પૂલની રચના કરવા માટે સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર લેસર કાર્ય કરે છે તે પછી, નિષ્ક્રિય વાતાવરણના રક્ષણ છતાં પીગળેલા પૂલનું ઓક્સિડેશન અનિવાર્ય છે. થર્મોડાયનેમિક કારણોસર, Si તત્વ પ્રથમ પ્રતિક્રિયા આપે છે SiO2 બનાવે છે, જે પીગળેલા પૂલની સપાટી પર કેન્દ્રિત હશે, જે અનુગામી ઓક્સિડેશનને અવરોધે છે. જેમ જેમ તાપમાન વધુ વધે છે તેમ, આ SiO2 એગ્લોમેરેટ સ્તરોની સાતત્યતા નાશ પામે છે, અને ત્યારપછીનો ઓક્સિજન ઓક્સાઇડ સ્તરને બાયપાસ કરવામાં સક્ષમ છે, પીગળેલા પૂલમાં ધાતુના તત્વોને વધુ ઓક્સિડાઇઝ કરે છે. આ આકૃતિ 5b માં સામૂહિક વધારાના વળાંકને અનુરૂપ છે, જે 1450~1500℃ પર સ્થિર થયા પછી ઝડપથી વધે છે. લેસર ક્લેડીંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ધાતુનો પાવડર 10-4~10-5 સેકંડની અંદર પીગળેલા પૂલની રચના કરવા માટે ઓગળે છે અને પીગળેલા પૂલનો ઠંડક દર 106/s℃ [30] છે. આ કિસ્સામાં, TG પરીક્ષણની જેમ લાંબા ગાળાના ઊંચા તાપમાનના પરીક્ષણને કારણે SiO2 એગ્લોમેરેટ સ્તરનો નાશ થશે નહીં, અને પીગળેલા પૂલ પર તેની રક્ષણાત્મક અસર વધુ સ્પષ્ટ રીતે પ્રતિબિંબિત થઈ શકે છે.

2.4 ક્લેડીંગ લેયરની કાટ કામગીરી
વિવિધ Si સામગ્રી સાથેના નમૂનાઓના કાટ પ્રતિકારનું મૂલ્યાંકન પોટેંટિયોડાયનેમિક ધ્રુવીકરણ પરીક્ષણ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરિણામો આકૃતિ 12 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. અહીં, પ્રાયોગિક ડેટા EEC દ્વારા 2 સમયના સ્થિરાંકો સાથે ફીટ કરવામાં આવ્યા છે. તેમાંથી, R1 મુખ્યત્વે ચાર્જ ટ્રાન્સફર અવબાધનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જ્યારે R2 પેસિવેશન ફિલ્મ પ્રતિકારનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. સામગ્રીના કાટમાં ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર અને ચાર્જ ટ્રાન્સફર બંનેનો સમાવેશ થાય છે તે ધ્યાનમાં લેતા, બે R નો સરવાળો સમગ્ર નમૂનાનો પ્રતિકાર છે. ત્રણ n1 ના મૂલ્યો 1 ની નજીક હોવાથી, તે સાબિત થાય છે કે સપાટીની અસંગતતાને કારણે ડબલ-લેયર સ્ટ્રક્ચરના ચાર્જ વિતરણની અસંગતતાને દર્શાવવા માટે સતત તબક્કાના તત્વનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ. ધ્રુવીકરણ વળાંક અને અવબાધ સ્પેક્ટ્રમના પરીક્ષણ પરિણામો દર્શાવે છે કે બનાવટી 316L અને 0.8% Si ના પરિણામો સમાન છે. ક્લેડીંગ લેયરના નમૂનાઓમાં, Si તત્વની સામગ્રીના વધારા સાથે, વર્તમાન ઘનતા 2.039×10'–6 A/cm'2 થી ઘટીને 1.889×10'–6 A/cm'2 અને 1.422× 10'–6 A થઈ છે. /cm'2
, અને સ્વ-કાટ સંભવિત હકારાત્મક સ્થાનાંતરિત. આ દર્શાવે છે કે Si સામગ્રીના વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરના કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો થયો છે. આકૃતિ 12a પરથી જોઈ શકાય છે કે Si સામગ્રીના વધારા સાથે, કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો મુખ્યત્વે પેસિવેશન શ્રેણીના વિસ્તરણમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે, અને પિટિંગ સંભવિત 0.4% Si ના 0.8 V થી 0.6% Si ના 1.2 V સુધી વધે છે. અને 0.9% Si ના 1.6 V. તે જ સમયે, તે આકૃતિ 12c પરથી જોઈ શકાય છે કે Si સામગ્રીના વધારા સાથે, નમૂનાનો અવરોધ પણ વધી રહ્યો છે.
કોષ્ટક 3 બતાવે છે કે R1 માં થોડો ફેરફાર થયો છે, જે 13.09 Ω·cm2 થી વધીને 14.82 અને 15.46 Ω·cm'2 થયો છે, જ્યારે પેસિવેશન ઇમ્પિડન્સ R2 0.65×10'5 Ω·cm'2 થી વધીને 3.55×10'5 થયો છે અને 4.08×10'5 Ω·cm'2. આ એ પણ દર્શાવે છે કે ક્લેડીંગ લેયરના કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો મુખ્યત્વે પેસિવેશન અવબાધનું પ્રતિનિધિત્વ કરતા R2 ના વધારાને કારણે થાય છે.
આકૃતિ 13a એ એક લાક્ષણિક પિટિંગ હોલ છે, જેમાંથી તે જોઈ શકાય છે કે બોક્સ વિસ્તારમાં કાટ પ્રમાણમાં હળવો છે. EDS પરિણામો દર્શાવે છે કે આ વિસ્તારોમાં સ્પષ્ટ Si તત્વ સંવર્ધન છે, અને Na અને Cl તત્વો પણ રહે છે. આ સૂચવે છે કે Si તત્વ દ્વારા રચાયેલ ઓક્સાઇડ સ્તર કાટને અવરોધે છે. આકૃતિ 13b ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણ પછી નમૂનાનું મેક્રોસ્કોપિક મોર્ફોલોજી દર્શાવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે Si સામગ્રીના સતત વધારા સાથે, નમૂનાની સપાટી પર પિટિંગ છિદ્રોની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આકૃતિ 12 માં ધ્રુવીકરણ વળાંકના વિશ્લેષણ સાથે, 1.6% Si ના પેસિવેશન અંતરાલના વિસ્તરણને કારણે, સમગ્ર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પરીક્ષણના અંતિમ તબક્કામાં નમૂનાની સપાટી નાશ પામી હતી અને ઘૂસી ગઈ હતી, તેથી ત્યાં ઓછા પિટિંગ છિદ્રો બાકી હતા. સપાટી તેનાથી વિપરિત, 0.8% Si નું પેસિવેશન અંતરાલ ટૂંકું હતું અને પિટિંગ નુકસાન ગંભીર હતું. આકૃતિ 13d ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કાટમાં સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચરની ઉત્ક્રાંતિ દર્શાવે છે. ડાબેથી જમણે, પિટિંગ નુકસાન સૌપ્રથમ સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચરની અંદર થયું હતું. આ રચનાની ઉત્ક્રાંતિ માળખામાં તત્વોના વિભાજન સાથે સંબંધિત છે. આકૃતિ 6 દર્શાવે છે કે સબગ્રેન બાઉન્ડ્રી પર કાટ-પ્રતિરોધક Cr તત્વનું વિભાજન છે. તે જ સમયે, Si તત્વ લેસરની ક્રિયા હેઠળ નેનો-SiO2 કણો બનાવશે અને સબગ્રેન બાઉન્ડ્રી પર અવક્ષેપ કરશે. આ તત્વોનું વિભાજન સેલ્યુલર માળખાના વિવિધ ભાગોના કાટ પ્રભાવમાં તફાવત તરફ દોરી જાય છે. તેથી, સેલ્યુલર માળખું તેની નબળી આંતરિક ગુણવત્તાને કારણે પ્રથમ નાશ પામે છે. જેમ જેમ કાટ નુકસાન ચાલુ રહે છે (આકૃતિ 13d3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે), માત્ર વધુ કાટ-પ્રતિરોધક ત્રિ-પરિમાણીય નેટવર્ક સબગ્રેન બાઉન્ડ્રી માળખું ખાડાના છિદ્રની અંદર રહે છે. છેવટે, જેમ જેમ પિટિંગ છિદ્રો વિસ્તરે છે, આંતરિક pH મૂલ્ય વધુ ઘટે છે, કાટને નુકસાન તીવ્ર બને છે, અને નેટવર્ક સબગ્રેન બાઉન્ડ્રી માળખું પણ ક્ષીણ અને નાશ પામે છે.
SiO2 એ એક્વા રેજીયા માટે અત્યંત પ્રતિરોધક હોવાથી, નમૂનાની સપાટી પર SiO2 સ્તરના અસ્તિત્વને ચકાસવા માટે, અનુક્રમે 0.8% Si અને 1.6% Si નમૂનાઓ માટે એક્વા રેજિયા અને હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ નાઈટ્રિક એસિડ જલીય દ્રાવણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. પરિણામો આકૃતિ 13e માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. પરિણામો દર્શાવે છે કે 0.8% Si ક્લેડીંગ લેયર એક્વા રેજિયાના એચિંગ હેઠળ સ્પષ્ટ સેલ્યુલર માળખું ધરાવે છે, જ્યારે 1.6% Si ક્લેડીંગ લેયર એક્વા રેજિયાના એચિંગ હેઠળ કોઈ સ્પષ્ટ અસર કરતું નથી. હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ નાઇટ્રિક એસિડ જલીય દ્રાવણ સાથે એચિંગ પર સ્વિચ કર્યા પછી, સબગ્રેનનું સ્પષ્ટ માળખું દેખાયું. આ એટલા માટે છે કારણ કે HF SiO2 સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને SiF4 ગેસ ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જે બદલામાં સપાટી પરના SiO2 પેસિવેશન સ્તરને નષ્ટ કરે છે, જેથી તળિયે સબગ્રેન સ્ટ્રક્ચરને કાટ લાગી શકે. આ પણ SiO2 પેસિવેશન લેયરના અસ્તિત્વની પુષ્ટિ કરે છે, અને તે મેટલ સબસ્ટ્રેટની સપાટી પર વધુ સમાનરૂપે જમા થાય છે.
સારાંશમાં, 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલની હાલની પિટિંગ થિયરી સાથે જોડીને, આકૃતિ 14 માં બતાવ્યા પ્રમાણે કાટ ઉત્ક્રાંતિનો એક યોજનાકીય આકૃતિ દોરવામાં આવી છે. આકૃતિ 14a માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઉચ્ચ Cr સામગ્રી સાથે સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં Fe-ને કારણે અત્યંત મજબૂત કાટ પ્રતિકાર હોય છે. સપાટી પર Cr-O પેસિવેશન લેયર. જો કે, આ પેસિવેશન લેયર (સામાન્ય રીતે સમાવિષ્ટ ખામીઓ જેમ કે MnS દ્વારા પ્રભાવિત) ના બંધ થવાને કારણે, નબળા ભાગોને પહેલા કાટમાળ કરવામાં આવશે. ઉચ્ચ Si સામગ્રી રજૂ કર્યા પછી, જનરેટ થયેલ SiO2 મૂળ Fe-Cr-O પેસિવેશન લેયરને આવરી લે છે, જે 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કાટ પ્રતિકારને અસરકારક રીતે સુધારે છે. આકૃતિ 14b 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલના સૌથી મુખ્ય પ્રવાહના નુકસાનનું વર્ણન કરે છે. સામાન્ય રીતે, 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ માત્ર ચાર તબક્કાઓમાંથી પસાર થાય છે: 3, 4, 5 અને 6. MnS ની હાજરીને કારણે, ખામી બિંદુઓ પેસિવેશન લેયર Fe-Cr-O માં દેખાય છે, અને MnS માં રહેલા MnCr2O4 કણો માઇક્રો- MnS સાથેની બેટરીઓ, જેના પરિણામે MnS ના વિસર્જન થાય છે. જેમ જેમ વિસર્જન આગળ વધે છે તેમ, MnS એકંદરે છાલ બંધ કરી દે છે, પરિણામે પેસિવેશન લેયરમાં ખામી સર્જાય છે, જે તળિયે મેટલ મેટ્રિક્સને ખુલ્લી પાડે છે, જે આખરે કાટ દ્વારા નાશ પામે છે. આ ખામીઓ પહેલા આગળ વધવા માટે કાટનું કારણ બનશે. તેનાથી વિપરિત, ઉચ્ચ Si સામગ્રી 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં વધારાના તબક્કા 1 અને 2 છે, અને માત્ર SiO2 ના આ સ્તરને નષ્ટ કરવાથી કાટને નુકસાન વધુ આગળ વધી શકે છે. તેથી, 316L માં Si સામગ્રીને વધારવાથી તેના કાટ પ્રતિકારને અસરકારક રીતે સુધારી શકાય છે.

3 તારણો
1) Si સામગ્રીમાં વધારો પાવડરના ગલનબિંદુને ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સિંગલ-લેયર લેસર ક્લેડીંગ લેયરની જાડાઈ વધે છે. સિંગલ-લેયર ક્લેડીંગ લેયરની ગલન ઊંચાઈ 700% Si માટે 0.8 μm થી વધીને 830% Si માટે 1.2 μm અને 920% Si માટે 1.6 μm થઈ.
2) Si સામગ્રીમાં વધારો મેટલ પાવડરના ઉચ્ચ-તાપમાન ઓક્સિડેશન પ્રતિકારને સુધારી શકે છે, જેનાથી તેના દ્વારા તૈયાર કરાયેલ ક્લેડીંગ સ્તરની ઓક્સિડેશન ડિગ્રી ઘટાડે છે. 316L માંના તત્વોમાં, Si સૌથી મજબૂત થર્મોડાયનેમિક પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે અને SiO2 બનાવવા માટે પ્રાધાન્યપૂર્વક પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે અનુગામી ઓક્સિડેશનને અવરોધે છે. TG પરીક્ષણમાં, 0.8% Si એ 32 કલાક માટે 1500℃ પર તેના ઓક્સિડેશન માસમાં 1% વધારો કર્યો, જ્યારે 1.6% Si એ તેના ઓક્સિડેશન માસમાં માત્ર 19% વધારો કર્યો.
3) Si સામગ્રીમાં વધારો ક્લેડીંગ લેયરના કાટ પ્રતિકારને સુધારી શકે છે, અને નવું જનરેટ થયેલ SiO2 પેસિવેશન લેયર અસરકારક રીતે Cr2O3 પેસિવેશન લેયરની સાતત્યમાં સુધારો કરે છે. વિદ્યુતરાસાયણિક પરીક્ષણમાં, Si સામગ્રીમાં વધારા સાથે, ક્લેડીંગ સ્તરની સપાટી પરના કાટના નુકસાનને દૂર કરવામાં આવ્યું હતું, પિટિંગ છિદ્રોની સંખ્યામાં ઘટાડો થયો હતો, અને પિટિંગ સંભવિત 0.4% Si ના 0.8 V થી વધીને 0.6% ના 1.2 V થઈ હતી. Si અને 0.9% Si નું 1.6 V, અને ક્લેડીંગ લેયરના કાટ પ્રતિકારમાં સુધારો થયો હતો.
4) Si સામગ્રીમાં વધારા સાથે, ક્લેડીંગ લેયરના દાણા શુદ્ધ કરવામાં આવ્યા હતા, અને સ્તંભાકાર સ્ફટિકો ઇક્વિક્સ્ડ સ્ફટિકોમાં રૂપાંતરિત થયા હતા. ક્લેડીંગ લેયરમાં સીટુમાં પેદા થતા નેનો-ઓક્સાઈડ કણો મોટી સંખ્યામાં અવ્યવસ્થાથી સમૃદ્ધ બને છે, જે લાંબા સ્તંભાકાર દાણાના વિકાસમાં વિક્ષેપ પાડે છે અને ક્લેડીંગ લેયરની અંદરના અનાજને શુદ્ધ કરે છે.