通过电弧增材制造（WAAM）制备大型镁（Mg）合金零件在汽车和航空航天领域具有广阔的应用前景。镁合金丝的化学成分在决定WAAM镁合金的机械性能方面起着至关重要的作用。然而，为了提高机械性能，用于WAAM的镁合金丝的类型需要扩展。

近日，吉林大学管志平教授、贾海龙副教授团队在《Journal of Magnesium and Alloys》（中科院1区，Top，影响因子17.6）期刊发表最新研究成果“Wire arc additive manufacturing of a novel ATZM31 Mg alloy: Microstructure evolution and mechanical properties”，制备了一种新型ATZM31镁合金丝并将其应用于冷金属转移（CMT）-WAAM工艺。管志平教授和贾海龙副教授为共同通讯作者。

该研究的重点是了解WAAM制造的ATZM31合金薄壁部件的成形质量、微观结构演变和机械性能。结果表明，镁合金薄壁件具有良好的成形性能，侧壁粗糙度较小。ATZM31薄壁构件主要由柱状枝晶和等轴枝晶的α-Mg相组成，η-Al8Mn5相弥散分布在晶界处。根据SEM图像的统计分析，估计η-Al8Mn5相的面积分数约为0.21%。由于不同的冷却行为，晶粒尺寸沿薄壁部件成型方向的分布是不均匀的。ATZM31合金薄壁部件底部、中部和顶部的平均晶粒尺寸分别为~46µm、~74µm和~61µm。ATZM31合金薄壁构件从基体到顶部，硬度逐渐降低。沿沉积方向和构建方向的极限拉伸强度分别为~225MPa和~214MPa，没有明显的各向异性。WAAM制造的ATZM31合金薄壁部件表现出与锻造AZ31镁合金相当的极限拉伸强度，并且比锻造镁合金具有更弱的各向异性。

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图1. (a)15层ATZM31镁合金薄壁构件的宏观形貌，(b)构件截面图，(c)截面宽度波动图。

图2.（a-c）ATZM31镁合金薄壁部件的SEM图像，（d）不同区域第二相和晶体形貌的演变。(a) 底部区域，(b) 中间区域，(c) 顶部区域。

图 3. (a-c) EBSD 反极图 (IPF) 图，(d) 温度随时间的变化，以及 (e-g) 薄壁部件的晶粒尺寸分布。(a,e) 底部区域，(b,f) 中间区域，(c,g) 顶部区域。

关键结论

一种具有良好成形质量和机械性能的新型ATZM31镁合金丝已应用于CMT-WAAM。对镁合金薄壁构件的成形质量、显微组织和力学性能进行了系统分析。可以得出以下结论：

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