综述（2）：增材制造模具钢的孔隙率、裂纹和力学性能

本文为大家分享模具钢增材制造过程中气孔、裂纹和性能的方面的综述，本文为第二部分。

3.1Reparability

在工具材料的使用寿命中，它们会受到热、机械载荷、冲击以及恶劣的环境，这可能会导致侵蚀、磨损、表面质量损坏，甚至开裂[87]。为了避免完全更换工具的高经济成本，模具、模具和一般工具通常需要修理。

图9-1 熔池的示意图和实际观察到的结果

为了修复损坏的模具，使用了弧焊、冷喷和电火花技术。近年来，基于激光和电子束的增材制造技术作为替代修复方案受到了人们的关注[88]。在不同的材料沉积技术中，熔焊被证明是修复模具和模具的最佳方法[88,89]。修复程序通常包括挖掘以清除损坏和碎片，然后清理表面和随后的充填材料沉积。通常，最后的加工步骤需要产生原始的表面形状。关于修复技术，模具和模具修复过程中材料沉积的选择。图10总结了最常用的方法。

一旦选择了沉积工艺，就必须在考虑衬底和填充材料的化学成分时选择适当的填充材料，以确保适当的匹配和良好的可焊性。修复的最终结果不仅取决于所使用的材料，还取决于所使用的焊接参数，这些参数影响焊接的组织和行为，进而影响修复工具的组织和行为。

1. 图9-2 熔池的形成过程中气孔的产生过程、实际测量得到的结果以及模拟和实际测量的结果对比

3.2High wear resistance

耐磨性是刀具材料在不磨损的情况下承受不利工作条件的能力。例如，在机械加工行业中，刀具磨损控制是至关重要的，可能会导致产生超出公差表面和/或产生的组件缺陷，这将导致时间和经济成本。因此，人们进行了广泛的研究，以分析不同刀具材料、涂层材料和切削条件的适用性，以提高刀具的耐磨性。硬质合金和高速钢是最常见的刀具材料，分别占53%和20%的市场份额。

最近关于刀具合金耐磨性的研究集中在改善这些材料磨损性能的不同选择上。Ahn等人[90]开发了一种通过DED技术沉积钨铬钴合金材料来提高热锻模耐磨性的技术。通过热锻试验，比较了设计模具和常规模具对产品的耐磨性和质量的影响。结果表明，该工艺可显著提高热锻件的耐磨性和产品质量。Cora和Koc ehak[91]分析了8种不同涂层应用于一种用于冲压工艺的工具钢材料的耐磨性能。以比磨损率、微观形貌和三维表面粗糙度为磨损参数，进行了实验磨损试验。作者观察到，在测试的涂层材料中，TiAlN和CrN表现出稍高的耐磨性。

3.3 Thermal conductivity

热导率可以定义为材料导热的能力[92]。它也可以定义为由于正常的温度梯度，热量通过一个单位截面积的传导传递的速率。

Fig.10 Options for material deposition during die and mold repair

热导率在冲压/冲压硬化行业中尤为重要。关于生产成本，模具是需要考虑的主要因素之一，因为它可能导致高达20%的最终产品成本[93]。这一成本与设计、制造和工具的维护以及它对部件周期时间和质量的影响有关。这个循环时间很大程度上受到冷却速率的影响，而冷却速率又取决于工具材料的导热系数。高导热材料允许更快的冷却速率和更短的循环时间。此外，允许高冷却速率的工具材料也确保生产的部件具有更高的硬度。

3.4 Toughness

韧性是材料承受外力而不断裂的能力。传统上，它被定义为材料在不发生裂纹扩展的情况下消散变形能的能力。在裂纹扩展方面，它也可以被认为是组织对“裂纹驱动力”的抵抗[94]。

材料可以通过内在机制增韧，比如金属，通过改变第二相粒子的性质、分布和/或性能，通过外在增韧和外在机制抑制损伤，比如陶瓷。陶瓷材料易碎，不可能在本质上增韧;因此，必须使用微结构来促进增韧所需的转变。一些工具钢也被用来提高其韧性。这就是AISI D2冷加工工具钢的情况，它在变形、耐磨、耐腐蚀和尺寸敏感性方面表现良好，但韧性水平较低[95]。Viale等人[95]试图通过调整材料的化学成分来降低导致韧度低的初生碳化铬的体积分数，从而提高ASIS D2钢的韧性。

除了改变显微组织外，还测试了热处理来提高韧性。例如，Cornacchia等[96]研究了时效对模具钢组织和断裂韧性的影响。他们观察到，对于通常用于模具的H13钢，时效处理提高了断裂韧性。

3.5 Impact strength

材料的冲击强度定义为它抵抗突然施加的载荷或力的能力。它通常表示为在施加冲击载荷下变形时所吸收的机械能，并表示为单位厚度的能量损失。工具材料的冲击强度是一个关键的性能应用如冲头，铆钉，和凿子[10]。冲击强度与零件的疲劳行为有关，在锻模等应用中具有特别重要的意义。事实上，大多数锻模由于疲劳裂纹的影响而失效[97]。

Lee和Chen[98]对冷锻模用材料的力学性能与硬度之间的关系进行了实验研究。根据冲击强度，他们观察到机械性能随着材料硬度的增加而增加。Ebara和Kubota[99]对汽车零部件热锻模进行了失效分析。他们观察到，在锻造过程重复2 000次后，冲击失效导致部件表面(具体来说，法兰轭架模具)断裂。在冲击试验的基础上，作者还注意到冲击断裂韧性取决于测试温度，因此，不同的断裂类型取决于这个温度。

3.6 Lubricating properties

理想情况下，润滑剂应该在刀具和工件之间提供一个连续的层，以减少摩擦和磨损，防止工件上的拾取，清除刀具/工件界面上的碎片，并将过程中产生的热量从刀具上带走[10,100]。Wilson[101]指出，不同的润滑机制是可以区分的。

(i)厚膜润滑机制。表面被一层比表面粗糙度厚得多的连续润滑膜隔开。在这种情况下，摩擦力由润滑剂的性质决定。磨损不大可能发生，但它可能是腐蚀的结果。

(ii)薄膜润滑机制。在这种情况下，润滑剂厚度是表面均方根粗糙度的3- 10倍，表面粗糙度对润滑有显著影响。然而，在大多数部分，润滑膜比表面凸起物大，摩擦行为与厚膜状态相似。

(iii)混合润滑机制。当薄膜厚度远远低于表面粗糙度均方根值的3倍时，就会发生这种情况。在这种情况下，表面之间的接触载荷有很大一部分是由非球面承载的。通常情况下，润滑剂含有与表面发生化学反应的化合物，并形成一个紧密附着的润滑膜，可以防止金属间接触、焊接，并在凹凸不平的碰撞中起作用。

(iv)最后，当表面间的所有载荷都由非球面承载时，系统处于边界润滑状态，摩擦受非球面局部变形力学和表面物理化学的控制。

从上面的解释，很明显，厚和薄膜润滑制度是最理想的，因为他们减少摩擦和磨损。

在加工操作中，刀具硬度随切削区域温度的升高而降低。这导致磨损机制的更快发展，反过来，缩短了刀具的寿命。在这些操作过程中，冷却和润滑主要是为了消除切削区域的热量，减少刀具与工件之间的摩擦，以避免磨损机制的快速发展[102]。结果表明，在使用润滑剂的情况下，可使摩擦减少80%。这使得加工能够在不降低刀具寿命的情况下进行高切削速度。

近年来，对利用自润滑材料改善刀具在加工过程中的摩擦磨损性能进行了分析。Wu等人[103]发明了一种陶瓷工具材料，其中添加了金属涂层的固体润滑剂粉末。在干切削实验中，自润滑刀具的组织和力学性能明显改善，摩擦性能和耐磨性优于相应刀具。Torres等人[104]试图通过使用铁基和镍基自润滑激光熔覆层并添加固体润滑剂来克服铝合金热冲压中出现的摩擦学问题。自润滑镀层的摩擦性能比工具钢低。此外，从铝台面转移的材料被发现较低，因为与参考钢相比，铝台面具有更高的抗附着力磨损和磨损磨损的能力。

3.7 Additional coating compatibility

为了降低摩擦系数，进而提高刀具寿命、表面光洁度和功耗，通常在刀具材料[10]上涂上涂料。为了获得最佳的涂层效果，首先要保证基体和涂层材料之间的相容性。

在刀具方面，基体材料通常被涂覆不同的合金，主要是TiC、TiN、TiCN、TiAlN、AlTiN、AlCrN和Al2O3，以提高其粘附性和耐磨性[105,106]。

刀具涂层越来越多地用于成形、压铸和注射成型。H13工具钢，通常用于上述应用，最近已经涂层使用AM技术。许多作者已经注意到，使用与基体材料具有相同或相似化学成分的合金粉末，可确保更好的冶金结合、光滑的表面以及与界面相似的性能[91,107]。

3.8 Heat-treatable

结果表明，热处理提高了某些材料的力学性能;因此，它们也通常应用于模具材料。在金属成形方面，大多数合金在铸造条件下的组织是相当不均匀的，它们必须在高温下均质化以提高其加工性能。

由于对模具材料性能的严格要求，研究人员已经将注意力集中在不同的替代方案上，以提高此类性能。在模具材料中测试了不同的热处理方法，以分析它们的影响和可能增加的好处。Qamar[108]对用于金属成形应用的H11刀具合金进行了实验测试，对其进行退火、奥氏体化、空冷、油淬、单、双回火等不同热处理。本研究旨在获得最合适的治疗组合，从而获得最好的效果。双回火是获得硬度、韧性、高屈服强度、抗拉强度和延性的最佳热处理组合。

4 Microstructural and mechanical properties of tooling alloys

Herzog等人[109]和Gorsse等人[110]的结论是，在AM过程中发生的高温梯度会影响生成的晶粒微观结构，从而影响构件的力学性能。根据所涉及的材料，可以发生不同的微观结构演变。此外，零件的各向异性电导率也导致了所产生的各向异性微观结构，这反过来又导致了所创建部件的各向异性性能。上面引用的两篇评论都显示了AM钢、铝、钛和高熵合金部件的微观结构特征与合成部件性能之间的关系。在本节中，描述了用工具钢和有色合金制造的AM零件的微观结构特征，如密度、显微硬度和微裂纹。这些特性也与零件的静态和疲劳性能相关。

4.1 Ferrous alloys

钢合金是由一组铁合金组成的最相关的材料。在最常见的应用中，要求钢具有耐腐蚀、强度、延性、硬度、韧性和耐磨性，以及低生产价格和多种可实现的微观结构和功能。在工具和模具制造行业，要求具有良好屈服强度、高硬度和耐磨性的合金钢。

4.1.1Properties of AM maraging steels

马氏体时效工具钢是在时效过程中保持良好的可焊性和尺寸稳定性，同时具有优异的强度和韧性的钢合金。这些特性使它们特别适用于高性能航空航天和赛车应用，如火箭发动机铸件、钻床、冲孔工具、塑料注塑模具和金属铸造模具。在合金钢中，无碳马氏体时效钢，特别是18Ni-300/ 1.2709是目前应用最广泛的AM加工材料。与同样用于这些应用的高碳工具钢相比，使用马氏体时效钢可以避免腐蚀和淬火开裂。Monkova等人[111]指出，这种良好的性能是由于这些合金的碳含量低、镍含量高，且不含碳化物。研究了未处理和热处理的MS1马氏体时效钢的力学性能。使用不同取向的L-PBF生成样品。结果表明，零件取向和热处理对试样的力学性能均有影响。在拉伸试验中，未经处理的试样在断裂前发生了明显的塑性变形。退火后的试样具有较低的屈服强度和较高的塑性。在这种情况下，样品由于脆性断裂而破裂。此外，在刀具工业方面，已经表明使用增材制造的马氏体时效刀具刀片提高了切削区域的散热。这反过来又提高了刀具的周期时间和生产率。

Ja¨gle等[112]进行了一项实验研究，使用L-PBF和DLD AM技术生成马氏体时效样品，并将其性能与传统制造的样品进行了比较。在DLD过程中，激光功率设置为3kw，而在L-PBF过程中，采用概念激光M3直线机，激光功率为100 W。DLD试样的硬度值高于常规和熔敷后的L-PBF试样。根据作者的说法，这是由于DLD工艺中固有的热处理。当相邻的或/和覆盖的层熔化时，一个热源连续地施加到先前沉积的层上。由于这种内在热处理，导致了DLD试样的早期析出，从而使其硬度高于接收变形和沉积时的L-PBF试样。然而，当对样品进行后续时效处理时，可以观察到如图11所示的趋势。

随着时效处理的进行，DLD材料变软，处理10分钟后，常规制备的样品变硬。

特别注意的是控制和提高由AM技术产生的零件的密度，因为这一特性影响零件的机械和疲劳行为。许多研究表明，使用AM[113-118]可以生成相对密度在99%以上的无裂纹样品。在这些研究中，生成密度(w)通常与所谓的能量密度有关，能量密度可以用其他工艺参数表示为[26]。

Tan等[113]研究了L-PBF制备的300个马氏体时效样品的组织和力学性能。他们分析了能量密度对合成零件性能的影响，发现当能量密度低于35 J/mm3时，由于缺乏熔合问题，会产生多孔零件。此外，如图12所示，孔隙率随激光能量的增加而减小。然而，能量密度的最高值导致零件的密度下降。根据他们的调查，必须采用67 J/mm3的能量密度来获得制造零件的最佳密度(99%)，并且必须将Eq.(1)中的p、v和h参数分别设置为285 W、960 mm/s和110lm，以获得最佳结果。

Fig. 11 Microhardness of conventionally produced and DLD (or LMD)-produced material as a function of aging time at 480°C. Additionally,the hardness of L-PBF-produced material in the as-produced state aging time at 480°C (Additionally, the hardness of L-PBF-produced materialintheas-produced stateand after 480 minaging is shown[112].

Fig.12 Effect of laser energy on therel ative density of L-PBF parts[113](The figure is reused under the Creative Commons CCBY license.)

同样，Bai等[114]研究了工艺参数对激光功率为200 W的L-PBF生成的300马氏体时效钢试样密度的影响。他们观察到，密度随着激光功率的增加而增加，达到某一特定值，然后随着激光功率、扫描速度和扫描空间的增加而降低。从他们的工作中提取的另一个结论是，如果采用低激光功率和高扫描速度，得到的能量密度较低(见图12)，所使用的金属仍未熔化。相比之下，如果采用较高的激光功率和较低的扫描速度，能量密度足以适当地熔化金属。然而，在这些情况下，强烈的蒸发和飞溅发生，导致空洞和夹杂在样品中。当使用小扫描空间时，也观察到同样的问题。然而，高扫描空间可能留下未熔化的粉末，因此相对密度较低。因此，每一种情况下都必须对所有参数进行优化，才能获得相对密度方面的最佳结果。

Becker和Dimitrov[115]采用相同的马氏体老化钢合金，分析暴露策略对L-PBF产生的零件密度的影响。在他们的测试中，层厚度被设置为30lm。作者指出，扫描策略对获得的零件孔隙率有相当大的影响，根据他们的研究结果，双重曝光扫描策略可以产生密度更高的零件。此外，他们还观察到，当舱口间距为0.7 d，激光速度为600 mm/s时，获得了最佳结果。

Kempen等[116]也研究了工艺参数对产生的零件密度的影响。具体而言，他们研究了镀层厚度和扫描速度对18ni300钢试样组织和力学性能的影响。样品制作采用L-PBF技术，激光功率为100 W。作者观察到，层厚度和/或扫描速度的增加导致制造零件的密度降低，这反过来意味着宏观硬度降低(见图13)。然而，他们注意到这些参数对制造样品的显微硬度没有显著影响。

Yasa等[117]研究了激光重熔对增材制造零件密度的影响。即使根据阿基米德法(99%以上)，有重熔和没有重熔的样品呈现相似的密度值(99%以上)，生成样品的光学显微照片显示出样品之间的差异。图14显示了样品顶部和侧面横截面的显微照片[117]。可以清楚地看到，经过重熔处理的零件(图14第2、3部分)比未经过重熔处理的样品(图14第1部分)孔隙率更低。

除了获得良好的密度值，作者观察到，添加制造的样品的显微硬度甚至高于传统制造的零件。

关于马氏体时效钢的力学性能，文献中已经表明，添加法制备的马氏体时效钢的性能一般可与传统材料相媲美。通过L-PBF技术处理的马氏体时效钢在未处理形态下显示出更高的屈服和极限抗拉强度[114-116,118]。

Kruth和Humbeeck[119]分析了时效参数对结合L-PBF添加剂技术和重熔混合制造的马氏体时效300钢样品的影响。在他们的研究中，作者观察到，老化的样品导致硬度和强度的增加。同样，Tan等[120]研究了L-PBF制备的同一合金在490?试验表明，由于析出相的强化，添加添加剂制备的试样热处理后硬度有所提高。

如上所述，文献中关于马氏体时效钢AM的研究大多集中在L-PBF技术上。然而，很少有研究分析使用DLD获得的结果。以低碳马氏体时效1.2709钢为例，通常采用DLD技术制造注塑模具。Junker等[121]分析了所选DLD参数对1.2709试样力学性能的影响。他们观察到，较高的激光功率通常会导致样品中硬度分布更均匀，也就是说，内部结构更均匀。然而，与传统制造的零件相比，DLD零件具有较低的硬度。

4.1.2 Properties of AM H13

H13合金是一种铬基工具钢，由于具有较高的硬度、耐磨性、韧性以及耐高温等特点，通常用于汽车行业的压铸、锻模、压铸模具和注塑模具的制造[122-124]。这些工具传统上是用大块材料制造的，这既昂贵又耗时。近年来，对AM制造模具的可行性进行了试验。在压铸锻模行业中，DLD技术是最常用的。

由于其广泛的应用，许多研究都聚焦于H13的AM。通过对L-PBF制备的H13的微观结构和力学特性进行分析，得出的最相关的结论如下。

Yan等[125]在他们的工作中注意到，除了在H13的L-PBF中形成马氏体组织外，材料还部分分解为细小的fe和Fe3C析出物，并伴有残余奥氏体。通过TEM分析，作者观察到，由于Cr、Mo和V含量的增加，产生的a- fe相的晶格略有扭曲。根据样品的力学性能，他们注意到，与样品的屈服强度相比，产生了高残余应力。此外，他们观察到这些残余应力仅存在于基体上方的两个添加层，并得出结论，它们可能主要是由于L-PBF期间发生的马氏体相变。Ackermann等[123]对L-PBF制备的H13的韧性、硬度和冲击性能进行了实验研究。对试样在预制和热处理条件下进行分析，并将拉伸、硬度和夏比测试结果与常规热轧试样的相应值进行比较。作者观察到，通过L-PBF制造的样品比传统制造的样品更脆，即使在热处理后应用。由于材料的热特性，这种现象在AM过程中加剧。

Fig.13 a Macro-hardness for samples with differents can speed sand layer thicknesses,with inaconfidence level of 95% for 8 measure ments and brelative density for samples with differents can speeds and layer thicknesses[116]

研究了AM工艺参数对H13试样组织和性能的影响。Mazur et al.[9]进行了实验和数值研究，以量化l - pbf制造的H13的性能、可制造性和部分特性。在其他发现中，作者得出结论，在H13的L-PBF中，当能量密度和激光功率分别设置为80 J/mm3和175 W时，零件孔隙率和尺寸精度之间可以达到一个合适的折衷。关于能量密度，Narvan等[124]发现，通过L-PBF制造的零件的相对密度随着能量密度的增加而增加，达到60J /mm3。从这个值开始，在微观结构中没有观察到明显的变化。在他们的实验中，获得了最大密度为99.7%的样品。此外，作者指出，衬底预热有助于避免热诱导裂缝。2016年，Mertens等[126]分析了粉末预热对H13试样组织、力学性能和残余应力的影响。在L-PBF过程中，他们使用了170 W的激光功率，光束直径为50lm，层厚为30lm，扫描间距为105um，扫描速度分别为400和800 mm/s。他们比较了没有预热的样品和100,200,300,400°C在400℃时，观察到试样的上表面内应力由未预热时的压缩向预热时的拉伸演化。然而，他们注意到预热温度为400°C形成均匀的贝氏体组织，具有较好的力学性能。

Fig.14 Micrograph sofa top cross-section(cs2) and bside cross-section (cs1)[117]

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此外，还研究了不同后处理方法对添加剂制备的H13组分的影响。A˚sberg等人[127]研究了应力消除、标准淬火和回火以及热等静压(HIP)对通过L-PBF技术产生的H13零件的组织、拉伸性能、硬度和孔隙率的影响。实验中，粉末粒径为H13，范围为15-45lm，层厚设置为30lm。轮廓区选择150w激光功率和450mm /s扫描速度，每层核心分别设置175 W和720 mm/s激光功率和扫描速度。他们观察到AM H13材料在硬化热处理后由碳化物和铁素体以及之前的奥氏体菌落组成。在这一阶段，材料的强度和硬度较低，断裂伸长率可变，主要是由于孔隙率。淬火和回火处理后，合金的硬度和强度均有所提高，其显微组织与常规组织相似，为马氏体组织和碳化物。最后，通过添加HIP处理，获得了与常规处理相似的组织，即回火马氏体和碳化物组成的最高硬度和延性值。除了马氏体时效钢和H13合金外，其他铁合金如H11或H12也用于AM应用。然而，由于马氏体时效和H13合金是应用最多的，这篇综述包含了这两种材料的信息。他们的行为被认为代表了其他铁合金的一般行为。

对DLD-ed H13的组织和力学性能的演变也有研究。1997年Mazumder等[128]研究了激光熔覆H13的组织特征和力学性能。在他们的实验中，采用两种不同的沉积模式(细和粗)来沉积H13到H13衬底上。在精细模式下，采用1.1 mm激光光斑，4500 W功率，以16 g/min的速度喂粉。在粗沉积模式下，工艺参数设置为激光光斑直径0.6 mm，激光功率1 000 W，进粉速度5 g/min。两种情况下，扫描速度均为750 mm/min。关于生成的样品的微观结构，作者区分了四个部分:(我)的第一部分完全退火H13对应底物,(2)底物的热影响区,包括回火马氏体,在包芯层,(3)一段untampered马氏体对应于第一层,及(iv)的最后部分untampered H13对应于最外层。值得注意的是，随着层的沉积，热量通过层进入基板，和部分(iii)成为回火。对制备的试样的力学性能进行了分析，结果表明，粗、细两种模式的平均硬度分别为690 Knoop和675 Knoop。试样屈服强度为1 505 MPa，极限强度为1 820 MPa。对于所得到的微观结构，其他作者[125,129,130]也得到了类似的结果。Pinkerton和Li[129]分析了使用水雾化粉末颗粒替代气体雾化粉末的可行性。他们观察到，在这两种情况下，产生的壁面样品具有马氏体结构，在上层有少量奥氏体。沿着墙壁移动，未被篡改，过渡，和缓和的区域被观察到。此外，他们发现气体雾化粉末产生的样品比水雾化颗粒产生的样品更硬。Xue等[130]也使用1kw的激光功率沉积了H13粉末。除了主要的马氏体组织和少量的奥氏体相外，作者观察到所制备的样品无裂纹且组织细小，这可能是由于该过程引起的快速凝固。他们还观察到，测量到的样品的机械性能(抗拉强度、应变和滑动耐磨性)与锻造H13相当。此外，Cottam等[122]分析了DLD制造的楔形H13试样的组织和残余应力。他们使用了2500 W的激光功率，300 mm/min的穿越速度，并以4.5 g/min的速度给粉。如前所述，他们观察到在沉积过程中发生的相变极大地影响了样品的最终微观结构，进而影响了残余应力的分布。楔形试样表现为马氏体组织，并从外表面向内进行回火。此外，作者观察到在楔板顶部4mm处产生了较高的硬度和压应力，适合于压铸和锻模。样品具有良好的抗热疲劳性能。Park等[131]分析了能量输入对H13试样显微组织、硬度和化学成分的影响。在他们的实验中，采用DLD技术制作样品，激光功率为2 kW，光束为0.56 mm，粉末进给速率为0.057 g/s。能量输入在37.81 ~ 88.21 J=mm2范围内变化。结果的显微结构是混合细胞类型和树突状结构。作者还观察到，大尺寸晶粒的产生是由于高能量输入引起的低冷却速率的结果。结果表明，随着能量输入的增加，硬度降低，这可能是由于组织粗化和碳含量降低所致。最后，作者指出，能量输入对化学成分没有显著影响。

并对WAAM技术对H13的AM处理结果进行了分析。Wang等人[132]采用增材WAAM技术，特别是MIG技术生成薄壁样品，并观察到不同的热历史导致不同的微观结构。然而，他们注意到，生成的样品的硬度从墙壁的顶部到底部是一致的。观察了焊接态试样力学性能的各向异性。但在830?最近，Ge等人[133]研究了所谓的冷金属转移产生的H13样品的特性，这是一种新的WAAM技术。通过初步试验确定了最佳工艺参数:沉积速度0.15 m/min，沉积电压和电流为12.7 V和118 a，送丝速度为8 m/min，送丝角度为908，连续沉积轨迹之间的距离为5.5 mm。他们观察到，在0.001%以下产生的孔隙率可以忽略不计，这确保了在沉积部分中良好的冶金结合。此外，在体区测得良好的显微硬度值。由于硬质马氏体组织的形成，在力学性能方面获得了较高的极限抗拉强度。

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文章来源：Bidare, P., Jiménez, A., Hassanin, H.et al.Porosity, cracks, and mechanical properties of additively manufactured tooling alloys: a review.Adv. Manuf.10, 175–204 (2022). https://doi.org/10.1007/s40436-021-00365-y

参考资料：

1.Wire-arc additive manufacturing H13 part: 3D pore distribution, microstructural evolution, and mechanical performances,Journal of Alloys and Compounds,Volume 783,30 April 2019, Pages 145-155,https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.12.274

2.A new approach to compute multi-reflections of laser beam in a keyhole for heat transfer and fluid flow modelling in laser welding，Journal of Physics D: Applied Physics,Volume 46,Number 50CitationMickael Courtoiset al2013J. Phys. D: Appl. Phys.46505305DOI10.1088/0022-3727/46/50/505305