01
Papiroversikt
Produksjonen av lette, høy-aluminiumslegeringer via Laser Powder Bed Fusion (LPBF) har lenge vært avhengig av dyre legeringselementer-som scandium og zirkonium-for å oppnå høy styrke; denne avhengigheten har alvorlig hindret deres utbredte industrielle anvendelse. Selv om tilsetning av-lavkostnadspartikler (f.eks. TiB2, TiC) til en viss grad kan foredle kornstrukturer og øke styrken, møter denne strategien med å inkorporere eksogene partikler ofte utfordringer som partikkelagglomerering, ikke-jevn spredning og dårlig grenseflatebinding, noe som resulterer i mikro-mekaniske egenskaper og kompromitterte homogene egenskaper. For å løse dette problemet foreslår denne studien en innovativ strategi som eliminerer behovet for dyre elementer. Ved å utnytte de ekstreme temperaturgradientene og laserinduserte-rekyltrykk som er iboende til LPBF-prosessen, oppnådde forskerne *in{12}}situ* syntesen av tette og jevnt spredte MgAlB4 nanowhiskers i en AA2024 aluminiumslegeringsmatrise. Denne artikkelen tar sikte på å eliminere størkningssprekker og porøsitet-og dermed oppnå nesten full fortetting-gjennom *in-situ*-generasjonen av én-dimensjonale nanowhiskers. Videre, ved å utnytte det høye sideforholdet og den sterke grensesnittbindingen til disse værhårene, forsøker studien å forbedre både styrken og duktiliteten til legeringen betydelig, og dermed bryte gjennom den langvarige-avveiningsbarrieren- mellom ytelse og kostnad innen produksjon av aluminiumslegeringsadditiv.
02
Fulltekstoversikt
Denne studien tar for seg iboende defekter-som grove søyleformede korn, alvorlige varmesprekker og høy porøsitet-som ofte forekommer i kommersielle høy-aluminiumslegeringer fremstilt via Laser Powder Bed Fusion (LPBF), og foreslår en ny{3}-vei for *initu{3} whisker-forsterkede aluminiumslegeringer. Ved å inkorporere spormengder av amorft borpulver i AA2024-pulver, og utnytte de raske kjølehastighetene og høye smelte-bassengrekyltrykkene (opptil 40 MPa) som er karakteristiske for LPBF-prosessen, har MgAlB4 nanowhiskers-diametre på bare 5-20m{10}-forhold på over 5-15 vellykket syntetisert *in-situ* i aluminiumsmatrisen. Disse jevnt spredte endimensjonale værhårene, som fungerer som heterogene kjernedannelsessteder, induserte en transformasjon i kornmorfologi: fra grove søyleformede korn titalls mikrometer i bredden til ultrafine likeaksede korn med en gjennomsnittlig størrelse på omtrent 1,3 til 1,5 μm. Denne transformasjonen eliminerte fullstendig størkningssprekker, noe som resulterte i en legeringstetthet på 99,991 %. Når det gjelder de underliggende mekaniske mekanismene, muliggjorde den kvasi-kontinuerlige nettverksstrukturen som dannes av værhårene ikke bare lagring og spredning av dislokasjoner, men gjorde det også mulig for dislokasjoner å omgå værhårene i en retning vinkelrett på deres akser, og dermed effektivt dempet spenningskonsentrasjoner. Eksperimentelle resultater viser at legeringen oppnår en ultimat strekkfasthet (UTS) på ca. 610 MPa og en jevn forlengelse på 8,0 %; dessuten viser den eksepsjonelle termomekaniske-temperaturegenskaper innenfor området 150 grader til 250 grader. Denne studien tilbyr en lovende og skalerbar løsning for utvikling av-lavpris, høyytelses aluminiumslegeringer via additiv produksjon.
03
**Visuell analyse**
Figur 1 illustrerer fremstillingsprosessen til MgAlB4w/AA2024-kompositten og den nøyaktige karakteriseringen av dens interne defekter. Studien brukte en tre-dimensjonal mekanisk dispersjonsmetode for å jevnt belegge amorft borpulver på overflaten av AA2024-pulverpartikler før LPBF-utskrift. Sammenlignende 3D-skanninger oppnådd via Nano-CT viser tydelig at det indre av den ubehandlede, LPBF-fabrikerte AA2024-legeringen er full av makroskopiske sprekker og store porer som strekker seg langs byggeretningen, noe som resulterer i en defektvolumfraksjon så høy som 4,698 %. I kontrast, etter *in-}situ*-syntesen av MgAlB4 nanowhiskers, ble de interne sprekkene i legeringen fullstendig eliminert; bare en ubetydelig mengde små sfæriske porer gjensto, og oppnådde dermed en nesten-full fortetting på 99,991 %.
