增材制造（AM）通过逐层沉积策略实现固体部件的制造[1], [2], [3]。在各种增材制造技术中，以金属丝为送材、电弧为热源的电弧定向能量沉积（WA-DED）日益受到关注[4], [5]。与激光粉末床熔融（LPBF）相比，WA-DED 具有显著更高的沉积效率和材料利用率，特别适合大型和复杂结构部件的制造[6], [7]。通过送材丝的成分设计、沉积参数优化以及引入外部场辅助，WA-DED 提供了定制微观组织并实现增强机械性能的机会[8], [9], [10]。例如，Li 等人通过开发碳化钛纳米颗粒增强填充丝，缓解了 7075 铝合金的凝固裂纹[11]。其他研究表明，优化沉积策略可以有效减少残余热应力，而外部场辅助可以促进柱状晶向等轴晶的转变，从而降低各向异性[12], [13]。然而，以往的 WA-DED 研究主要集中在利用预先设计的商用焊丝提高成形稳定性和微观组织控制。WA-DED 作为合金成分设计和原位合金开发平台的潜力尚未得到充分利用。
近年来，人们对双丝或多丝 DED 系统日益关注。与传统单丝沉积相比，双丝电弧 DED（DWA-DED）不仅大大提高了生产效率，而且能够实现不同焊丝的同步送进，且送丝速度可独立控制[14], [15], [16]。这种独特能力允许在沉积过程中进行精确的成分调控，为原位合金化和快速探索新型合金系统提供了一条有前途的途径[17], [18], [19]。DWA-DED 已成功应用于钢、铝合金和钛基材料，用于制造成分梯度结构、金属间化合物和高熵合金[20], [21], [22]。例如，Shen 等人使用铝丝和钛丝制造了难以通过常规加工生产的 Ti-48Al 金属间化合物[23]。梯度双金属材料和多主元合金也通过多丝共熔策略得以实现。
镁合金是最轻的结构金属材料，由于低密度、高比强度和良好的切削加工性能，在轻量化结构应用中备受关注[24], [25], [26], [27]。然而，传统镁合金在绝对机械性能方面仍存在固有局限性，难以满足航空航天、运输和先进工程应用中越来越严格的高强度和韧性要求[28], [29], [30], [31]。添加钆（Gd）和钇（Y）等稀土元素增强了固溶强化和析出强化，实现了有利的强度 - 延性平衡[32], [33], [34], [35]。目前关于 GW 系列合金的研究主要集中在优化稀土比例、定制第二相特征和细化热处理制度[36], [37], [38], [39]。然而，整体机械性能仍受固有强度 - 延性权衡的制约[40], [41]。增加稀土含量可增强强度，但不可避免地会降低伸长率[42], [43], [44]。因此，有限的延性给部件制造和实际应用带来了重大挑战。
在镁 - 稀土系统中引入锌促进了长程堆垛有序（LPSO）相的形成[45], [46], [47]。LPSO 结构增加了基面滑移的临界分切应力，同时促进了柱面和锥面滑移系统的启动，从而实现了协调的多滑移变形并提高了延性[48], [49], [50], [51]。然而，LPSO 的形成对合金成分、热力学稳定窗口和凝固路径高度敏感[52], [53], [54], [55]。传统合金开发通常依赖于广泛的成分筛选，结合铸造和热处理迭代，导致开发周期长且效率低[56], [57]。因此，迫切需要一种能够加速成分筛选和压缩合金开发周期的有效方法。
受镁 - 稀土 - 锌合金快速开发的迫切需求和 DWA-DED 成分灵活性的推动，本研究介绍了一种基于 DWA-DED 的镁 - 稀土 - 锌合金设计与制造策略。选择两种代表性合金 Mg-9Gd-3Y（GW93）和 Mg-9Gd-3Y-2Zn（GWZ932）作为基础成分。通过精确控制两根焊丝的同步送进实现了原位合金化。系统地研究了成分和微观组织的均匀性、LPSO 相演化机制以及微观组织与机械性能之间的相关性。本研究证明，DWA-DED 可作为镁 - 稀土 - 锌系统中合金成分设计和微观组织调控的有效平台，为新型镁合金的加速开发提供理论和技木基础。
