01
Przegląd papieru
Wytwarzanie lekkich-stopów aluminium o wysokiej wytrzymałości za pomocą laserowej fuzji łoża proszkowego (LPBF) od dawna w dużym stopniu opiera się na drogich pierwiastkach stopowych,-takich jak skand i cyrkon-, aby osiągnąć wysoką wytrzymałość; zależność ta poważnie utrudnia ich powszechne zastosowanie przemysłowe. Chociaż dodatek tanich-cząstek stałych (np. TiB2, TiC) może w pewnym stopniu udoskonalić strukturę ziaren i zwiększyć wytrzymałość, strategia włączania cząstek egzogennych często napotyka wyzwania, takie jak aglomeracja cząstek, nie-jednolita dyspersja i słabe wiązanie międzyfazowe, co skutkuje niejednorodnością mikrostruktury i pogorszeniem właściwości mechanicznych. Aby rozwiązać ten problem, w niniejszym badaniu zaproponowano innowacyjną strategię, która eliminuje potrzebę stosowania kosztownych elementów. Wykorzystując ekstremalne gradienty temperatury i indukowane laserem ciśnienie odrzutu właściwe procesowi LPBF, badaczom udało się przeprowadzić syntezę *in-}in situ* gęstych i równomiernie rozproszonych nanowiskrów MgAlB4 w matrycy ze stopu aluminium AA2024. Celem tego artykułu jest wyeliminowanie pęknięć i porowatości związanych ze krzepnięciem,-w ten sposób osiągnięcie prawie pełnego zagęszczenia-poprzez generowanie *in-situ* jednowymiarowych-nanowiskerów. Co więcej, wykorzystując wysoki współczynnik kształtu i silne wiązania międzyfazowe tych wąsów, w badaniu starano się znacznie zwiększyć zarówno wytrzymałość, jak i plastyczność stopu, przełamując w ten sposób długotrwałą-utrzymującą się-kompromisową barierę między wydajnością a kosztami w dziedzinie wytwarzania przyrostowego stopów aluminium.
02
Pełny przegląd tekstu
Rozwiązanie problemu nieodłącznych defektów,-takich jak grube ziarna słupkowe, poważne pękanie na gorąco i duża porowatość-powszechnie spotykane w komercyjnych-stopach aluminium o wysokiej wytrzymałości wytwarzanych metodą laserowej fuzji łoża proszkowego (LPBF), w tym badaniu proponuje nową ścieżkę syntezy *in-situ* stopów aluminium wzmocnionych wąsami-. Dzięki włączeniu śladowych ilości amorficznego proszku boru do proszku AA2024 oraz wykorzystaniu dużej szybkości chłodzenia i wysokiego ciśnienia-odrzutu jeziorka (do 40 MPa) charakterystycznego dla procesu LPBF, udało się zsyntetyzować nanowiskory MgAlB4-o średnicy zaledwie 5–15 nm i współczynniku kształtu przekraczającym 20- *in-situ* w aluminiowej matrycy. Działając jak heterogeniczne miejsca zarodkowania, te równomiernie rozproszone-wąsy wywołały transformację morfologii ziaren: od grubych ziaren kolumnowych o szerokości kilkudziesięciu mikrometrów do ultradrobnych ziaren równoosiowych o średniej wielkości około 1,3 do 1,5 μm. Transformacja ta całkowicie wyeliminowała pęknięcia krzepnięcia, dając gęstość stopu na poziomie 99,991%. Jeśli chodzi o podstawowe mechanizmy mechaniczne, quasi-ciągła struktura sieci utworzona przez wąsy nie tylko ułatwiała przechowywanie i proliferację dyslokacji, ale także umożliwiła dyslokacjom ominięcie wąsów w kierunku prostopadłym do ich osi, skutecznie łagodząc w ten sposób koncentrację naprężeń. Wyniki eksperymentów pokazują, że stop osiąga ostateczną wytrzymałość na rozciąganie (UTS) około 610 MPa i równomierne wydłużenie 8,0%; ponadto wykazuje wyjątkowe-właściwości termomechaniczne w wysokich temperaturach w zakresie od 150 do 250 stopni. Badanie to oferuje obiecujące i skalowalne rozwiązanie umożliwiające rozwój tanich-stopów aluminium o wysokiej wydajności w drodze wytwarzania przyrostowego.
03
**Analiza wizualna**
Na rysunku 1 przedstawiono proces wytwarzania kompozytu MgAlB4w/AA2024 oraz dokładną charakterystykę jego wad wewnętrznych. W badaniu wykorzystano-trójwymiarową metodę dyspersji mechanicznej w celu równomiernego pokrycia amorficznego proszku boru na powierzchni cząstek proszku AA2024 przed drukowaniem LPBF. Porównawcze skany 3D uzyskane za pomocą Nano-CT wyraźnie pokazują, że wnętrze nieobrobionego, wytworzonego w procesie LPBF-stopu AA2024 jest usiane makroskopowymi pęknięciami i dużymi porami rozciągającymi się wzdłuż kierunku budowy, co skutkuje frakcją objętościową defektów sięgającą 4,698%. Natomiast po syntezie *in{13}}situ* nanowiskerów MgAlB4 wewnętrzne pęknięcia w stopie zostały całkowicie wyeliminowane; pozostała jedynie znikoma ilość drobnych porów kulistych, co pozwoliło uzyskać-prawie pełne zagęszczenie wynoszące 99,991%.
