CMT-WAAM制备1J85坡莫合金的微观结构与磁性能：双向打印与热处理协同优化研究

本文推荐研究人员采用冷金属过渡-电弧增材制造（CMT-WAAM）技术，针对传统坡莫合金加工周期长、成本高的问题，通过单向（CD）与双向（RT）打印策略结合热处理，系统研究了1J85合金的微观结构与磁性能。结果表明，RT样品具有更优的磁性能（饱和磁化强度Ms=68.01 emu/g，矫顽力Hc=0.82 Oe），热处理后RT-Annealed的Hc进一步降至0.70 Oe，为软磁材料的高效制备提供了新思路。

　　

在磁性材料领域，1J85坡莫合金因其低矫顽力（H_c）、高磁导率等特性，被广泛应用于磁屏蔽和神经电流检测器件。然而，传统制备工艺涉及多道复杂工序，存在生产周期长、成本高、几何设计受限等瓶颈。增材制造技术为突破这些限制带来了希望，但现有激光基方法（如SLM）仍面临热应力导致的磁性能不稳定问题。电弧增材制造（WAAM）虽能以低成本高效成型大尺寸构件，但其在坡莫合金中的应用尚未见报道。

为此，中国某研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表论文，首次采用冷金属过渡（CMT-WAAM）技术制备1J85合金，通过对比单向（CD）与双向（RT）打印策略及热处理效应，揭示了工艺-组织-性能的关联规律。研究采用FANUC六轴机器人搭载Fronius CMT焊机，实时监控熔滴过渡与电弧行为，结合XRD、EBSD和振动样品磁强计（VSM）分析微观结构与磁性能。

材料与制造工艺
通过振荡轨迹打印验证了CMT-WAAM制备1J85的可行性。电信号分析显示，双向打印（RT）通过周期性改变送丝方向实现稳定熔池，而单向打印（CD）因持续单向热积累导致更显著的<001>织构。

微观结构特征
RT样品呈现等轴晶与柱状晶混合组织，CD则显示强<001>织构（磁化硬轴），这解释了CD较高H_c（1.03 Oe）的原因。热处理后，RT-Annealed发生明显再结晶，晶界迁移消除位错，使H_c降低至0.70 Oe；CD-Annealed因织构稳定性保持较高H_c（0.93 Oe）。

磁性能优化机制
RT的优异性能源于双向热流扰动抑制织构发展，促进易磁化方向排列。热处理后，RT-Annealed的Ms提升至69.70 emu/g，CD-Annealed达69.92 emu/g，但后者因残余织构导致H_c降幅有限。

结论与意义
该研究证实CMT-WAAM可制备低H_c（0.70 Oe）的1J85合金，性能优于激光增材工艺（H_c≥100 A/m）。双向打印通过调控热历史优化晶粒取向，结合再结晶热处理可协同提升磁性能。这一成果为大型复杂磁构件的短流程制造提供了技术储备，拓展了WAAM在精密磁器件领域的应用前景。作者团队（Linbo Chen等）特别致谢国家自然科学基金（52261135544）和浙江省新苗人才计划的支持。