01
Papír áttekintése
A könnyű, -szilárdságú alumíniumötvözetek Laser Powder Bed Fusion (LPBF) segítségével történő előállítása már régóta nagymértékben támaszkodik drága ötvözőelemekre-, például szkandiumra és cirkóniumra- a nagy szilárdság elérése érdekében; ez a függőség súlyosan hátráltatta széleskörű ipari alkalmazásukat. Bár az alacsony költségű részecskék (pl. TiB2, TiC) hozzáadása bizonyos mértékig finomíthatja a szemcseszerkezeteket és növelheti a szilárdságot, ez az exogén részecskék beépítési stratégiája gyakran szembesül olyan kihívásokkal, mint a részecskeagglomeráció, az egyenetlen diszperzió és a felületek közötti rossz kötés, ami mikroszerkezeti tulajdonságokat és inhomogenitást eredményez. A probléma megoldására jelen tanulmány olyan innovatív stratégiát javasol, amely elkerüli a drága elemek szükségességét. Az LPBF-eljárásban rejlő extrém hőmérsékleti gradiensek és lézer{11}}indukált visszarúgási nyomások kihasználásával a kutatók elérték az AA2024 alumíniumötvözet mátrixon belüli sűrű és egyenletes eloszlású MgAlB4 nanobajusz *in{12}}in situ* szintézisét. Ennek a cikknek az a célja, hogy kiküszöbölje a megszilárdulási repedéseket és a porozitást,{16}}így közel teljes sűrűsödés érhető el-az egydimenziós nanobajusz *in-situ* generációja révén. Ezen túlmenően, e bajuszok nagy méretarányának és erős határfelületi kötésének kihasználásával a tanulmány az ötvözet szilárdságát és hajlékonyságát egyaránt jelentősen növelni kívánja, áttörve ezzel az alumíniumötvözetek adalékanyag-gyártása terén a teljesítmény és a költségek között régóta fennálló kereskedelmi{22}korlátot.
02
Teljes szöveg áttekintése
Ez a tanulmány a Laser Powder Bed Fusion (LPBF) eljárással előállított kereskedelmi nagyszilárdságú alumíniumötvözetek-jellemző hibáinak,-mint például a durva oszlopszerű szemcséknek, erős forró repedésnek és nagy porozitásnak-megfelelő -megfelelésnek a megoldása, ez a tanulmány egy új módszert javasol a *in* bajusz{4}}erősítésű alumíniumötvözetek. Az AA2024 porba nyomnyi amorf bórpor beépítésével, valamint az LPBF-eljárásra jellemző gyors hűtési sebesség és magas olvadék{7}}visszapattanási nyomás (40 MPa-ig) kihasználásával az MgAlB4 nanobajusz -átmérője mindössze 5–1,5 mm átmérőjű. 20-sikeresen szintetizálódott *in-situ* az alumíniummátrixon belül. Heterogén gócképző helyekként működve ezek az egyenletesen eloszló, egydimenziós bajuszok a szemcsemorfológiában átalakultak: a durva, több tíz mikrométer széles, oszlopszerű szemcsékből ultrafinom, körülbelül 1,3-1,5 μm átlagos méretű, egyenlőtengelyű szemcsékké váltak. Ez az átalakítás teljesen kiküszöbölte a megszilárdulási repedéseket, ami 99,991%-os ötvözetsűrűséget eredményezett. Ami a mögöttes mechanikai mechanizmusokat illeti, a bajuszok által alkotott kvázi-folyamatos hálózati struktúra nemcsak a diszlokációk tárolását és elszaporodását segítette elő, hanem azt is lehetővé tette, hogy a diszlokációk a tengelyükre merőleges irányban megkerüljék a bajuszokat, ezáltal hatékonyan csökkentve a feszültségkoncentrációkat. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy az ötvözet megközelítőleg 610 MPa végső szakítószilárdságot (UTS) és 8,0%-os egyenletes nyúlást ér el; emellett kivételesen magas hőmérsékletű,{30}}termomechanikai tulajdonságokat mutat a 150-250 fokos tartományban. Ez a tanulmány ígéretes és méretezhető megoldást kínál az alacsony költségű, nagy teljesítményű alumíniumötvözetek additív gyártáson keresztüli fejlesztésére.
03
**Vizuális elemzés**
Az 1. ábra az MgAlB4w/AA2024 kompozit gyártási folyamatát és belső hibáinak pontos jellemzését mutatja be. A tanulmány háromdimenziós mechanikus diszperziós módszert alkalmaz, hogy az amorf bórport egyenletesen vonják be az AA2024 porszemcsék felületére az LPBF nyomtatás előtt. A Nano-CT-vel kapott összehasonlító 3D-s szkennelés egyértelműen kimutatja, hogy a kezeletlen, LPBF-gyártott AA2024 ötvözet belsejében makroszkopikus repedések és az építési irány mentén kiterjedő nagy pórusok találhatók, így a 4,698%-os hibatérfogat arányt is elérheti. Ezzel szemben az MgAlB4 nanobajszok *in-situ* szintézisét követően az ötvözeten belüli belső repedések teljesen megszűntek; csak elhanyagolható mennyiségű apró, gömb alakú pórus maradt, így közel -99,991%-os teljes sűrűsödés érhető el.
