01
Paberi ülevaade
Kergete ja ülitugevate alumiiniumsulamite tootmine Laser Powder Bed Fusion (LPBF) abil on suure tugevuse saavutamiseks pikka aega toetunud kallitele legeerelementidele-nagu skandium ja tsirkoonium-; see sõltuvus on tõsiselt takistanud nende laialdast tööstuslikku rakendamist. Kuigi odava -kuluga tahkete osakeste (nt TiB2, TiC) lisamine võib teatud määral täpsustada terade struktuure ja suurendada tugevust, seisab see eksogeensete osakeste lisamise strateegia sageli silmitsi selliste väljakutsetega nagu osakeste aglomeratsioon, ebaühtlane dispersioon ja halb liidese liides, mille tulemuseks on mikrostruktuurilised omadused ja ebaühtlused. Selle probleemi lahendamiseks pakub käesolev uuring uuenduslikku strateegiat, mis välistab vajaduse kallite elementide järele. Kasutades LPBF-protsessile omaseid äärmuslikke temperatuurigradiente ja laser{11}}indutseeritud tagasilöögirõhku, saavutasid teadlased AA2024 alumiiniumsulamist maatriksis tihedate ja ühtlaselt hajutatud MgAlB4 nanovurrude *in-situ* sünteesi. Selle artikli eesmärk on kõrvaldada tahkestumise praod ja poorsus,{16}}saavutades sellega peaaegu täieliku tihenemise-ühemõõtmeliste nanovurride *in-situ* genereerimise kaudu. Peale selle, kasutades ära nende vurrude kõrget kuvasuhet ja tugevat liidese sidet, püüab uuring märkimisväärselt suurendada nii sulami tugevust kui ka elastsust, murdes seeläbi läbi alumiiniumisulamilisandite tootmise valdkonnas pikaajalise -kaubandusliku-kaubandusbarjääri jõudluse ja kulude vahel.
02
Täielik teksti ülevaade
Käsitledes loomupäraseid defekte,{0}}nagu jämedad sambakujulised terad, tugev kuumpragunemine ja suur poorsus,{1}}mida sageli kohtab kaubanduslikes kõrgtugevates alumiiniumsulamites, mis on valmistatud Laser Powder Bed Fusion (LPBF) abil, pakub käesolev uuring välja uudse viisi *in* vurr -tugevdatud alumiiniumisulamid. Lisades AA2024 pulbrisse mikrokoguseid amorfset booripulbrit ning võimendades LPBF-protsessile iseloomulikke kiireid jahutuskiirusi ja kõrget sulamis-pooli tagasilöögirõhku (kuni 40 MPa), on MgAlB4 nanovurrud{10}}, mille läbimõõt on vaid 5–15 mm. 20-sünteesiti edukalt *in-situ* alumiiniummaatriksis. Need ühtlaselt hajutatud ühemõõtmelised vurrud, mis toimivad heterogeensete nukleatsioonikohtadena, kutsusid esile terade morfoloogia muutumise: kümnete mikromeetrite laiustest jämedast sammaskujulistest teradest ülipeenteks võrdseteljelisteks teradeks, mille keskmine suurus on ligikaudu 1,3–1,5 μm. See transformatsioon kõrvaldas täielikult tahkestumise praod, mille tulemuseks oli sulami tihedus 99,991%. Mis puudutab aluseks olevaid mehaanilisi mehhanisme, siis vurrude moodustatud kvaasi-pidev võrgustruktuur mitte ainult ei hõlbustanud nihestuste talletamist ja levikut, vaid võimaldas ka nihestustel vuntsidest mööda minna nende teljega risti, vähendades seeläbi tõhusalt pingekontsentratsioone. Katsetulemused näitavad, et sulam saavutab maksimaalse tõmbetugevuse (UTS) ligikaudu 610 MPa ja ühtlase pikenemise 8,0%; Lisaks on sellel erakordsed kõrgel temperatuuril{30}}150–250 kraadised termomehaanilised omadused. See uuring pakub paljutõotavat ja skaleeritavat lahendust odava-kuluga ja suure jõudlusega alumiiniumsulamite arendamiseks lisaainete tootmise kaudu.
03
**Visuaalne analüüs**
Joonis 1 illustreerib MgAlB4w/AA2024 komposiidi tootmisprotsessi ja selle sisemiste defektide täpset iseloomustust. Uuringus kasutati kolmemõõtmelist mehaanilist dispersioonimeetodit amorfse booripulbri ühtlaseks katmiseks AA2024 pulbriosakeste pinnale enne LPBF-printimist. Nano-CT-ga saadud võrdlevad 3D-skaneeringud näitavad selgelt, et töötlemata, LPBF-valmistatud AA2024 sulami sisemus on täis makroskoopilisi pragusid ja suuri poore, mis ulatuvad piki ehitussuunda, mille tulemuseks on koguni 4,698% defektide mahuosa. Seevastu pärast MgAlB4 nanovurride *in{13}}situ* sünteesi kõrvaldati sulami sisemised praod täielikult; järele jäi vaid tühine kogus väikseid sfäärilisi poore, saavutades seeläbi peaaegu-täieliku tihenemise 99,991%.
