丝材电弧增材制造技术制备316L不锈钢的力学性能

丝材电弧增材制造(WAAM)技术具有沉积效率高、制造周期短、成本低以及尺寸限制小等优点，适用于结构工程领域大型金属构件的制造。针对316L奥氏体不锈钢材料，采用冷金属过渡电弧增材制造工艺(CMT-WAAM)制作了3种打印方向、2种打印厚度和3种取样方向的12组共36个试样。通过拉伸试验和统计分析，研究了材料的应力-应变曲线、主要力学性能指标及各向异性，并与已有文献的试验结果及相关标准中的数据进行了对比分析。进而通过扫描试验和金相分析，分析了材料断口形貌特征、金相显微组织及生成机理。结果表明：不同打印方向的沉积板沿纵向、横向和对角线等3个方向的力学性能有所差异，水平长边和竖直长边打印的沉积板均表现出显著的各向异性，而竖直短边打印的沉积板各向异性并不明显；随着打印厚度的增大，竖直短边打印的沉积板的各向异性趋于明显，但其力学性能基本都满足规范相关要求；断口表面存在大量均匀分布的等轴韧窝，断裂方式为韧性断裂；当产生位错滑移时，沉积板不同方向的晶界阻碍程度差异会引起其力学性能的各向异性。