01
Paperin yleiskatsaus
Kevyiden, -lujien alumiiniseosten valmistus Laser Powder Bed Fusionin (LPBF) avulla on pitkään tukeutunut kalliisiin seosaineelementteihin,-kuten skandiumiin ja zirkoniumiin- korkean lujuuden saavuttamiseksi. tämä riippuvuus on estänyt vakavasti niiden laajaa teollista käyttöä. Vaikka edullisien -hiukkasten (esim. TiB2, TiC) lisääminen voi jossain määrin jalostaa raerakenteita ja parantaa lujuutta, tämä eksogeenisten hiukkasten sisällyttäminen strategiaan kohtaa usein haasteita, kuten hiukkasten agglomeroituminen, epätasainen dispersio ja huono rajapintojen sidos, mikä johtaa mikrorakenteellisiin ominaisuuksiin ja epähomogeenisiin ominaisuuksiin. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tässä tutkimuksessa ehdotetaan innovatiivista strategiaa, joka poistaa kalliiden elementtien tarpeen. Hyödyntämällä LPBF-prosessille ominaisia äärimmäisiä lämpötilagradientteja ja laserin aiheuttamia rekyylipaineita tutkijat saavuttivat *in{12}}situ* tiheiden ja tasaisesti hajaantuneiden MgAlB4-nanoviiksien synteesin AA2024-alumiiniseosmatriisissa. Tämän artikkelin tarkoituksena on eliminoida jähmettymishalkeamia ja huokoisuutta-täten saavuttaa lähes täydellinen tiivistyminen-yksiulotteisten nanoviiksien *in-situ* sukupolven avulla. Lisäksi hyödyntämällä näiden viiksien suurta kuvasuhdetta ja vahvaa rajapintojen sidosta tutkimus pyrkii parantamaan merkittävästi sekä lejeeringin lujuutta että taipuisuutta, mikä murtaa alumiiniseoslisäaineiden valmistuksessa pitkäaikaisen suorituskyvyn ja kustannusten välisen esteen.
02
Koko tekstin yleiskatsaus
Tässä tutkimuksessa käsitellään luontaisia vikoja-kuten karkeita pylväsmäisiä rakeita, voimakasta kuumahalkeilua ja suurta huokoisuutta-, joita esiintyy yleisesti kaupallisissa korkean{2}}lujissa alumiiniseoksissa, jotka on valmistettu Laser Powder Bed Fusion (LPBF) -tekniikalla. Tämä tutkimus ehdottaa uutta polkua *in* viiksivahvisteiset alumiiniseokset. Lisäämällä pieniä määriä amorfista boorijauhetta AA2024-jauheeseen ja hyödyntämällä LPBF-prosessille ominaisia nopeita jäähtymisnopeuksia ja korkeita sulamis-altaan rekyylipaineita (jopa 40 MPa), MgAlB4-nanoviikset{10}}halkaisijat ovat vain yli 5–15 mm. 20-syntetisoitiin onnistuneesti *in-situ* alumiinimatriisissa. Heterogeenisinä ytimenmuodostuskohdina nämä tasaisesti hajallaan olevat yksiulotteiset viikset indusoivat jyvien morfologian muutoksen: karkeista pylväsmäisistä rakeista, joiden leveys oli kymmeniä mikrometrejä, ultrahienoiksi tasaakselisiksi rakeiksi, joiden keskikoko oli noin 1,3–1,5 μm. Tämä muunnos eliminoi jähmettymishalkeamat täysin, mikä johti 99,991 %:n lejeeringin tiheyteen. Taustalla olevista mekaanisista mekanismeista voidaan todeta, että viiksien muodostama näennäinen-jatkuva verkkorakenne ei ainoastaan helpottanut dislokaatioiden varastointia ja lisääntymistä, vaan myös mahdollisti sijoittumien ohittamaan viikset niiden akseleita vastaan kohtisuorassa suunnassa, mikä vähentää tehokkaasti jännityskeskittymiä. Kokeelliset tulokset osoittavat, että lejeeringillä saavutetaan noin 610 MPa:n murtolujuus (UTS) ja tasainen venymä 8,0 %; Lisäksi sillä on poikkeuksellisen korkean lämpötilan -termomekaaniset ominaisuudet 150-250 astetta. Tämä tutkimus tarjoaa lupaavan ja skaalautuvan ratkaisun edullisien -tehokkaiden alumiiniseosten kehittämiseen lisäainevalmistuksen avulla.
03
**Visuaalinen analyysi**
Kuva 1 havainnollistaa MgAlB4w/AA2024-komposiitin valmistusprosessia ja sen sisäisten vikojen tarkkaa karakterisointia. Tutkimuksessa käytettiin kolmiulotteista mekaanista dispersiomenetelmää amorfisen boorijauheen pinnoittamiseksi tasaisesti AA2024-jauhehiukkasten pinnalle ennen LPBF-tulostusta. Vertailevat 3D-skannaukset, jotka on saatu Nano-CT:llä, paljastavat selvästi, että käsittelemättömän, LPBF-valmistetun AA2024-lejeeringin sisäpuoli on täynnä makroskooppisia halkeamia ja suuria huokoset, jotka ulottuvat rakennussuuntaa pitkin, mikä johtaa jopa 4,698 %:n virhetilavuusosuuteen. Sitä vastoin MgAlB4-nanoviiksien *in-situ* synteesin jälkeen lejeeringin sisäiset halkeamat poistuivat kokonaan. jäljelle jäi vain mitätön määrä pieniä pallomaisia huokosia, mikä saavutti lähes täydellisen 99,991 %:n tiivistymisen.
