2024年12月20日，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院核與量子工程系的研究團(tuán)隊(duì)在《Materials Today Communications》期刊發(fā)表最新研究文章“Microstructure and mechanical properties of functionally graded materials alloy 82 / AISI 304L by employing WAAM”，研究了基于氣體鎢極電弧焊（GTAW）技術(shù)的電弧增材制造（WAAM）工藝制備Alloy 82/AISI 304L功能梯度材料（FGMs）墻體的微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能。
    研究人員系統(tǒng)分析了FGMs墻體的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、晶粒尺寸及力學(xué)性能。結(jié)果表明，Alloy 82區(qū)域顯示出細(xì)柱狀和胞狀枝晶，而AISI 304L區(qū)域則具有板條狀δ鐵素體。拉伸實(shí)驗(yàn)顯示，F(xiàn)GMs墻體的極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為565 MPa和321 MPa，斷裂發(fā)生在AISI 304L區(qū)域，并表現(xiàn)出韌性失效模式。
實(shí)驗(yàn)方法
    研究采用GTAW工藝，以Alloy 82和AISI 304L填充焊絲（直徑1.2 mm）為原材料，制備FGMs墻體，基板為厚度10 mm的304L鋼板。關(guān)鍵工藝參數(shù)包括：電流140 A，電壓13-15 V，焊槍移動(dòng)速度120 mm/min，保護(hù)氣體為純氬氣（99.99%），流量20 L/min，層間溫度控制在150°C，每層厚度約0.9 mm，最終墻體尺寸為70 mm × 55 mm × 5 mm。通過(guò)光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）和EBSD技術(shù)對(duì)FGMs墻體的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，同時(shí)使用維氏硬度計(jì)和拉伸試驗(yàn)評(píng)估機(jī)械性能。
 

論文總結(jié)
FGMs墻體成功實(shí)現(xiàn)了Alloy 82與AISI 304L的界面結(jié)合，無(wú)明顯裂紋與孔隙缺陷；
AISI 304L區(qū)域顯示δ鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，Alloy 82區(qū)域主要由柱狀枝晶組成，界面區(qū)域具有混合晶界；
Alloy 82區(qū)域硬度更高，約為234 HV，而AISI 304L區(qū)域硬度為186 HV，硬度呈現(xiàn)沿沉積方向遞減趨勢(shì)；
FGMs墻體的抗拉強(qiáng)度為565 MPa，屈服強(qiáng)度為321 MPa，伸長(zhǎng)率為23%，斷裂發(fā)生在AISI 304L區(qū)域；
FGMs墻體在界面區(qū)域的韌性較低，為33 J，主要受低角度與高角度晶界（LAGBs與HAGBs）以及碳化物析出的影響。

論文地址：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111399

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