盖世汽车讯 在航空航天、汽车、医疗器械和国防等领域，所使用的材料需要承受极端恶劣的环境影响。材料上存在一点小瑕疵（比如裂缝），都可能带来灾难性的后果，造成巨大的经济损失。然而，大多数材料无法承受这么高的温度和压力。在这种情况下，多材料（multimaterials）成为理想的选择，如功能梯度材料（FGMs），将不同的材料结合在一起以提高性能。

（图片来源：韩国海事海洋大学）

一般来说，多材料为增材制造，由不同的材料层逐层沉积而成。然而，由于材料性质不同，边界层很容易出现缝隙和微孔。功能梯度材料试图在材料中创建一个成分变化“梯度”，以减少这些裂缝。据外媒报道，韩国海事海洋大学（Korea Maritime and Ocean University）的研究人员开发了一种方法，可以合成由铬镍铁合金718（Inconel 718）和不锈钢316L（STS 316L）制成的一种高性能功能梯度材料，并将其缺陷降至最低。

据研究负责人Do-Sik Shim介绍：“Inconel 718具有卓越的性能，但是成本很高。将其与STS 316L混合，可以制造高性能功能梯度材料。这样不仅提高了技术和商业优势，而且增加了经济可行性。”

在此项研究中，研究团队利用一种名为“定向能沉积”的3D打印技术，将STS 316L沉积到Inconel 718上。所创建的三种功能梯度材料，包括无牌号（NG）材料，将STS层直接沉积到Inconel上；牌号10和25，混合梯度分别为10%和25%。

研究人员发现，在NG型材料中界面裂纹很常见，而牌号10和25的材料仅在特定区域存在裂纹，这是由于“柱向等轴转变”（FGM的微观结构转变），析出或含有钛、铝或铬杂质。另外，牌号25型材料的抗拉强度和伸长率最高。

研究结果表明，功能梯度材料的微观结构和机械性能，高度依赖各组分的梯度比。因此，这类材料具有实现最小甚至没有缺陷的潜力。Shim教授表示：“这些发现将促进该领域的发展和进步，如降低成本、延长设备组件寿命和增强功能。”该团队计划，未来使用新型FGM材料，通过AM技术来制造形状复杂的零部件。