激光定向能量沉积制备SS304L/Stellite 1功能梯度材料的表征与热力学评价

本文推荐：该研究通过激光定向能量沉积（L-DED）技术，采用5%和25%两种Stellite 1线性成分梯度增量，成功制备SS304L/Stellite 1功能梯度材料（FGMs）。结合实验表征与热力学计算（Scheil凝固曲线），揭示了微观枝晶生长、相变规律及裂纹敏感性机制，为不相容材料梯度设计提供关键理论支撑。

　　

Highlight

激光定向能量沉积制备SS304L/Stellite 1功能梯度材料

采用配备多粉仓系统的桌面级L-DED设备（300 W光纤激光器），以气雾化球形粉末（50-150 μm）为原料，分别设计25 wt.%和5 wt.% Stellite 1线性梯度增量路径，制备终端浓度为50 wt.%的FGM样品。

SS304L/Stellite1 FGMs的微观结构

宏观观察显示：25 wt.%增量样品（Sample 1）出现贯穿性垂直裂纹，起始于50 wt.% Stellite 1成分层；而5 wt.%增量样品（Sample 2）几乎无裂纹。显微分析表明，小梯度增量使枝晶形貌过渡更平缓，显著减少枝晶间共晶相形成，从而降低裂纹敏感性。

结论

通过整合实验分析与热力学评估（Scheil非平衡凝固模型），证实5 wt.%小梯度增量能有效调控枝晶演变与相变行为，避免脆性金属间化合物集中形成，最终获得无裂纹SS304L/Stellite 1 FGMs。该策略为不相容材料体系的梯度设计提供普适性方法论。