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长三角G60激光联盟导读
据悉 ， 温州大学陈希章团队使用Inconel 625丝材和纯铜（99.9%）焊丝为原材料 ， 利用等离子弧为热源 ， 通过调整送丝速度改变合金中的成分 ， 从而制备出成分连续变化的功能梯度材料（part1：30%Cu ， part2：25%Cu ， part3：20%Cu） 。
Inconel 625镍基高温合金具有出色的强度 ， 抗氧化性 ， 耐腐蚀性等优点 ， 被广泛应用在航空航天、化学化工、海洋轮船、核能源等领域 。 Inconel 625镍基高温合金是一种非常成熟且出色的材料 ， 因此很难通过改变制造方法或者后处理方法提高其性能 。 温州大学陈希章团队使用双丝电弧增材制造的方法 ， 通过在Inconel 625成分基础上引入一种新元素（Cu） ， 成功制备出功能梯度材料 ， 实现了某些特定功能的改变 ， 而保留了其他优异性能 。 这种方法打开了在成熟材料基础上开发新型功能材料的大门 。
腐蚀机理示意图 。
功能梯度材料在近些年发展迅速 ， 在航空航天、生物医学工程、传感器和能源领域具有巨大的应用潜力 。 目前功能梯度材料有两大类：薄膜/涂层和块状 。 随着社会多样化的发展 ， 具有复杂几何形状的功能梯度材料备受青睐 ， 然而传统的方法很难制备 ， 并且往往会产生气孔 ， 从而降低产品质量并增加成本 。 而增材制造（AM）作为一种新兴技术 ， 为解决传统方法的弊端提供了一种有效的方法 。 它提供了对成分和微观结构进行局部控制的潜力 ， 并且可以产生具有多维方向梯度结构的复杂功能梯度材料 。
第1部分(a d) ， 第2部分(c)和第3部分(b)的表面AFM图像 。
温州大学陈希章团队使用Inconel 625丝材和纯铜（99.9%）焊丝为原材料 ， 利用等离子弧为热源 ， 通过调整送丝速度改变合金中的成分 ， 从而制备出成分连续变化的功能梯度材料（part1：30%Cu ， part2：25%Cu ， part3：20%Cu） 。
Inconel 625 Ni-Cu功能梯度材料沉积示意图.
经过组织观察和性能测试发现 ， 样品成型质量好 ， 没有气孔和裂纹 。 该Inconel 625 Ni-Cu功能梯度材料性能优于铸造的Inconel 625 Ni ， 具有优异的强度和塑性 ， 且具有良好的耐腐蚀性 。
Inconel 625 Ni-Cu功能梯度材料拉伸应力-应变曲线 (a) 和应变硬化率曲线 (b) 。
Inconel 625 Ni-Cu功能梯度材料动电位极化曲线 。
在这项工作中还发现由于铜的高生长限制因子Q（110.5k）作用 ， 和电弧增材制造固有的高冷却速率（＞104℃/s）能够形成更多的晶粒 ， 并且细化晶粒 。 更重要的是它可以克服了增材制造过程中固有的柱状晶缺陷 ， 能够实现柱状晶向等轴晶的转变 。 这同样为改善增材制造中的柱状晶粒提供了一种方法 ， 并且为制备低成本制备复杂功能梯度部件打下了基础 。
微观结构样品的 EBSD反极图（a：第 1部分 ， c：第 2部分 ， e：第 3部分）和晶粒尺寸分布（b：第1部分 ， d：第 2部分 ， f：第3部分） 。
Inconel 625 Ni-Cu功能梯度材料在等离子弧增材制造中的微观结构演变 。
文章来源：
Research on plasma arc additive manufacturing of Inconel 625 Ni–Cu functionally graded materials Materials Science and Engineering: AVolume 85315 September 2022 143796
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921509322011790?via%3Dihub
【等离子体弧增材制造In625Ni–Cu功能梯度材料】本文由温州大学陈希章教授团队供稿
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