01
Přehled papíru
Výroba lehkých,-hliníkových slitin s vysokou pevností pomocí technologie LPBF (Laser Powder Bed Fusion) dlouho spoléhá na drahé legovací prvky,-jako je skandium a zirkonium-k dosažení vysoké pevnosti; tato závislost vážně bránila jejich široké průmyslové aplikaci. Ačkoli přidání levných-částic (např. TiB2, TiC) může do určité míry zjemnit struktury zrn a zvýšit pevnost, tato strategie začleňování exogenních částic často naráží na problémy, jako je aglomerace částic, nerovnoměrná disperze a špatná mezifázová vazba, což vede k mikrostrukturální nehomogenitě a zhoršeným mechanickým vlastnostem. Pro řešení tohoto problému tato studie navrhuje inovativní strategii, která odstraňuje potřebu drahých prvků. Využitím extrémních teplotních gradientů a laserem{11}}indukovaných tlaků zpětného rázu, které jsou vlastní procesu LPBF, vědci dosáhli syntézy *in{12}}* hustých a rovnoměrně rozptýlených MgAlB4 nanovláken v matrici hliníkové slitiny AA2024. Tento článek si klade za cíl eliminovat trhliny a poréznost při tuhnutí-a dosáhnout tak téměř úplného zahuštění-prostřednictvím *in{18}}situ* generace jedno-dimenzionálních nanowhiskerů. Kromě toho se studie využitím vysokého poměru stran a silného mezifázového spojení těchto whiskerů snaží výrazně zvýšit pevnost i tažnost slitiny, a tím prolomit dlouhodobou -překážku- mezi výkonem a cenou v oblasti výroby aditiv z hliníkových slitin.
02
Přehled plného textu
Tato studie řeší inherentní defekty,-jako jsou hrubá sloupcová zrna, silné praskání za horka a vysoká poréznost,{1}}které se běžně vyskytují u komerčních vysoce{2}}hliníkových slitin vyráběných pomocí laserové fúze v loži (LPBF), a navrhuje nový způsob syntézy *in{3}}situ* hliníkové slitiny se zesíleným{4} vousem. Začleněním stopových množství amorfního borového prášku do prášku AA2024 a využitím rychlých rychlostí ochlazování a vysokých tavných{7}}tlaků zpětného rázu bazénu (až 40 MPa) charakteristických pro proces LPBF, MgAlB4 nanowhiskery-mají průměry pouhých 5–15 nm a syntetizované{20}poměry{7}úspěšně překračují{1} *in{16}}situ* v hliníkové matrici. Tyto rovnoměrně rozptýlené jednorozměrné vousy, které působily jako heterogenní nukleační místa, vyvolaly transformaci morfologie zrn: z hrubých sloupcových zrn o šířce desítek mikrometrů na ultrajemná rovnoosá zrna s průměrnou velikostí přibližně 1,3 až 1,5 μm. Tato transformace zcela eliminovala trhliny při tuhnutí, což vedlo k hustotě slitiny 99,991 %. Pokud jde o základní mechanické mechanismy, kvazi-souvislá síťová struktura tvořená vousy nejen usnadnila ukládání a šíření dislokací, ale také umožnila dislokacím obejít vousy ve směru kolmém k jejich osám, čímž účinně zmírnila koncentraci napětí. Experimentální výsledky ukazují, že slitina dosahuje mezní pevnosti v tahu (UTS) přibližně 610 MPa a rovnoměrného prodloužení 8,0 %; navíc vykazuje výjimečné vysokoteplotní{30}}termomechanické vlastnosti v rozsahu 150 až 250 stupňů. Tato studie nabízí slibné a škálovatelné řešení pro vývoj-levných a vysoce výkonných hliníkových slitin prostřednictvím aditivní výroby.
03
**Vizuální analýza**
Obrázek 1 znázorňuje proces výroby kompozitu MgAlB4w/AA2024 a přesnou charakterizaci jeho vnitřních defektů. Studie využívala metodu trojrozměrné mechanické disperze k rovnoměrnému nanesení amorfního borového prášku na povrch částic prášku AA2024 před tiskem LPBF. Srovnávací 3D skeny získané pomocí Nano-CT jasně odhalují, že vnitřek neošetřené, LPBF-vyrobené slitiny AA2024 je posetý makroskopickými trhlinami a velkými póry rozšiřujícími se podél směru vytváření, což má za následek podíl objemu defektů až 4,698 %. Naproti tomu po *in{13}}}situ* syntéze MgAlB4 nanowhiskerů byly vnitřní trhliny ve slitině zcela eliminovány; zůstalo pouze zanedbatelné množství drobných sférických pórů, čímž bylo dosaženo téměř-plné zhutnění 99,991 %.
