2024年12月20日，韩国科学技术院核与量子工程系的研究团队在《Materials Today Communications》期刊发表最新研究文章“Microstructure and mechanical properties of functionally graded materials alloy 82 / AISI 304L by employing WAAM”，研究了基于气体钨极电弧焊（GTAW）技术的电弧增材制造（WAAM）工艺制备Alloy 82/AISI 304L功能梯度材料（FGMs）墙体的微观结构与机械性能。
    研究人员系统分析了FGMs墙体的微观结构、化学组成、晶粒尺寸及力学性能。结果表明，Alloy 82区域显示出细柱状和胞状枝晶，而AISI 304L区域则具有板条状δ铁素体。拉伸实验显示，FGMs墙体的极限抗拉强度和屈服强度分别为565 MPa和321 MPa，断裂发生在AISI 304L区域，并表现出韧性失效模式。
实验方法
    研究采用GTAW工艺，以Alloy 82和AISI 304L填充焊丝（直径1.2 mm）为原材料，制备FGMs墙体，基板为厚度10 mm的304L钢板。关键工艺参数包括：电流140 A，电压13-15 V，焊枪移动速度120 mm/min，保护气体为纯氩气（99.99%），流量20 L/min，层间温度控制在150°C，每层厚度约0.9 mm，最终墙体尺寸为70 mm × 55 mm × 5 mm。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和EBSD技术对FGMs墙体的微观结构进行表征，同时使用维氏硬度计和拉伸试验评估机械性能。
 

论文总结
FGMs墙体成功实现了Alloy 82与AISI 304L的界面结合，无明显裂纹与孔隙缺陷；
AISI 304L区域显示δ铁素体向奥氏体转变，Alloy 82区域主要由柱状枝晶组成，界面区域具有混合晶界；
Alloy 82区域硬度更高，约为234 HV，而AISI 304L区域硬度为186 HV，硬度呈现沿沉积方向递减趋势；
FGMs墙体的抗拉强度为565 MPa，屈服强度为321 MPa，伸长率为23%，断裂发生在AISI 304L区域；
FGMs墙体在界面区域的韧性较低，为33 J，主要受低角度与高角度晶界（LAGBs与HAGBs）以及碳化物析出的影响。

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

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