01
Prehľad papiera
Výroba ľahkých-hliníkových zliatin s vysokou pevnosťou pomocou technológie Laser Powder Bed Fusion (LPBF) sa pri dosahovaní vysokej pevnosti dlho spoliehala na drahé legovacie prvky-ako skandium a zirkónium-; táto závislosť vážne bráni ich širokému priemyselnému použitiu. Hoci pridanie lacných-častíc (napr. TiB2, TiC) môže do určitej miery zjemniť štruktúry zŕn a zvýšiť pevnosť, táto stratégia začlenenia exogénnych častíc často čelí problémom, ako je aglomerácia častíc, nerovnomerná disperzia a slabá medzifázová väzba, čo vedie k mikroštruktúrnej nehomogenite a zhoršeným mechanickým vlastnostiam. Na vyriešenie tohto problému táto štúdia navrhuje inovatívnu stratégiu, ktorá odstraňuje potrebu drahých prvkov. Využitím extrémnych teplotných gradientov a laserom{11}}indukovaných spätných tlakov, ktoré sú vlastné procesu LPBF, výskumníci dosiahli *in situ* syntézu hustých a rovnomerne rozptýlených MgAlB4 nanočastíc v matrici hliníkovej zliatiny AA2024. Cieľom tohto dokumentu je eliminovať praskliny a pórovitosť tuhnutia-a dosiahnuť tak takmer úplné zahustenie-prostredníctvom *in{18}}* generovania jednorozmerných nanowhiskerov-. Okrem toho, využitím vysokého pomeru strán a silnej medzifázovej väzby týchto fúzov sa štúdia snaží výrazne zvýšiť pevnosť aj ťažnosť zliatiny, čím sa prelomí dlhotrvajúca -prekážka- medzi výkonom a nákladmi v oblasti výroby aditív z hliníkovej zliatiny.
02
Prehľad plného textu
Táto štúdia rieši inherentné defekty,-ako sú hrubé stĺpovité zrná, silné praskanie za tepla a vysoká pórovitosť,{1}}ktoré sa bežne vyskytujú v komerčných vysokopevnostných hliníkových zliatinách vyrobených pomocou laserovej fúzie v lôžku (LPBF), a navrhuje nový spôsob syntézy hliníkovej zliatiny so zosilnenou vrstvou{4} in{3}}na mieste. Začlenením stopových množstiev amorfného bórového prášku do prášku AA2024 a využitím rýchlych rýchlostí ochladzovania a vysokých{7}}tlakov spätného rázu v bazéne (až 40 MPa) charakteristických pre proces LPBF, nanovlákna MgAlB4-s priemerom iba 5–15 nm a syntetizovaným{20}pomerom{7}úspešne prekračujúcim{7}{1} *in{16}}na mieste* v hliníkovej matrici. Tieto rovnomerne rozptýlené jednorozmerné fúzy, ktoré pôsobili ako heterogénne nukleačné miesta, vyvolali transformáciu morfológie zŕn: z hrubých stĺpcových zŕn so šírkou desiatok mikrometrov na ultrajemné rovnoosé zrná s priemernou veľkosťou približne 1,3 až 1,5 μm. Táto transformácia úplne eliminovala trhliny pri tuhnutí, výsledkom čoho bola hustota zliatiny 99,991 %. Čo sa týka základných mechanických mechanizmov, kvázi-súvislá sieťová štruktúra tvorená fúzmi nielenže uľahčila ukladanie a množenie dislokácií, ale tiež umožnila dislokáciám obchádzať fúzy v smere kolmom na ich osi, čím sa účinne zmiernila koncentrácia napätia. Experimentálne výsledky ukazujú, že zliatina dosahuje medzu pevnosti v ťahu (UTS) približne 610 MPa a rovnomerné predĺženie 8,0 %; okrem toho vykazuje výnimočné vysokoteplotné{30}}termomechanické vlastnosti v rozsahu od 150 stupňov do 250 stupňov . Táto štúdia ponúka sľubné a škálovateľné riešenie pre vývoj-lacných, vysokovýkonných hliníkových zliatin prostredníctvom aditívnej výroby.
03
**Vizuálna analýza**
Obrázok 1 znázorňuje proces výroby kompozitu MgAlB4w/AA2024 a presnú charakterizáciu jeho vnútorných defektov. Štúdia využívala metódu trojrozmernej mechanickej disperzie na rovnomerné potiahnutie amorfného bórového prášku na povrch častíc prášku AA2024 pred tlačou LPBF. Porovnávacie 3D skeny získané pomocou Nano-CT jasne odhaľujú, že vnútro neošetrenej, LPBF-vyrobenej zliatiny AA2024 je posiate makroskopickými trhlinami a veľkými pórmi, ktoré sa tiahnu pozdĺž smeru vytvárania, čo vedie k podielu objemu defektov až 4,698 %. Na rozdiel od toho, po *in{13}}}syntéze* nanočastíc MgAlB4 boli vnútorné trhliny v zliatine úplne eliminované; zostalo len zanedbateľné množstvo malých sférických pórov, čím sa dosiahlo takmer-úplné zahustenie 99,991 %.
