20%CO2保护气体对电弧增材制造P91钢性能增强的影响机制研究

本文通过对比研究纯氩(Ar)与氩+20%二氧化碳(Ar+20%CO2)保护气体在冷金属过渡(CMT)电弧增材制造(WAAM)中对P91钢微观组织与力学性能的影响，发现CO2的引入显著提高Cr7C3/Cr23C6碳化物及MX相析出，使材料强度提升13-17%，并通过电子背散射衍射(EBSD)揭示了晶体取向与泰勒因子(M)的调控机制。

　　

Highlight

氩气(Ar)与氩+20%二氧化碳(Ar+20%CO₂)混合气体是P91钢气体保护电弧焊(GMAW)的常用保护气体。电弧增材制造(WAAM)作为一种新兴金属成型技术，具有高沉积速率和低成本优势。P91钢因其优异的蠕变强度和热稳定性，被广泛应用于核电站与火电厂高温压力容器部件制造。本研究通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDAX)和电子背散射衍射(EBSD)分析发现：CO₂的加入使晶界处Cr₇C₃和Cr₂₃C₆碳化物含量显著增加，晶间区域出现MX相沉淀。与纯氩样品相比，Ar+20%CO₂制备的样品强度提升13%-17%。纹理分析表明，CO₂通过改变晶体学取向显著影响材料力学性能。

Conclusions

尽管C1(纯Ar)和C2(Ar+20%CO₂)采用相同工艺参数制备，但在元素组成、晶粒取向和力学性能方面表现出显著差异。20%CO₂的加入直接改变了熔融金属的化学环境、相演变过程，最终影响沉积材料的微观结构和力学性能。主要结论如下：

1. 1.

   C2样品强度提升的关键因素包括...