01
Pregled rada
Izrada laganih aluminijskih legura visoke{0}}čvrstoće putem Laser Powder Bed Fusion (LPBF) dugo se uvelike oslanjala na skupe elemente legure-kao što su skandij i cirkonij-kako bi se postigla visoka čvrstoća; ta je ovisnost ozbiljno spriječila njihovu široku industrijsku primjenu. Iako dodavanje jeftinih-čestica (npr. TiB2, TiC) može u određenoj mjeri poboljšati zrnate strukture i povećati čvrstoću, ova strategija uključivanja egzogenih čestica često se suočava s izazovima kao što su aglomeracija čestica, ne-jednolika disperzija i loše međufazno povezivanje, što rezultira mikrostrukturnom nehomogenošću i ugroženim mehaničkim svojstvima. Kako bi se riješio ovaj problem, ova studija predlaže inovativnu strategiju koja izbjegava potrebu za skupim elementima. Iskorištavanjem ekstremnih temperaturnih gradijenata i laserom-induciranih pritisaka trzanja svojstvenih procesu LPBF, istraživači su postigli *in-situ* sintezu gustih i jednoliko raspršenih MgAlB4 nanobrčića unutar matrice od aluminijske legure AA2024. Cilj ovog rada je eliminirati pukotine i poroznost skrućivanja-čime se postiže gotovo potpuno zgušnjavanje-kroz *in{18}}situ* generiranje jedno-dimenzionalnih nanobrkova. Nadalje, iskorištavanjem visokog omjera širine i visine i snažnog međupovršinskog povezivanja ovih brkova, studija nastoji značajno poboljšati čvrstoću i duktilnost legure, probijajući tako dugo-trajnu-prepreku između performansi i troškova u području proizvodnje aditiva od aluminijskih legura.
02
Pregled cijelog teksta
Rješavajući inherentne nedostatke-kao što su gruba stupčasta zrna, jake vruće pukotine i visoka poroznost-koje se često susreću u komercijalnim aluminijskim legurama visoke-čvrstoće proizvedenim putem Laser Powder Bed Fusion (LPBF), ova studija predlaže novi put za *in{3}}situ* sintezu brkovima-ojačane aluminijske legure. Uključivanjem tragova praha amorfnog bora u prah AA2024 i iskorištavanjem brzih stopa hlađenja i visokih tlakova trzaja u bazenu taline (do 40 MPa) karakterističnih za LPBF proces, MgAlB4 nanobrkovi-posjeduju promjere od samo 5-15 nm i omjere širine i visine veće 20-su uspješno sintetizirani *in-situ* unutar aluminijske matrice. Djelujući kao heterogena mjesta nukleacije, ovi jednoliko raspršeni jedno-dimenzionalni brkovi izazvali su transformaciju u morfologiji zrna: od grubih stupčastih zrna desetaka mikrometara u širinu do ultrafinih jednakoosnih zrna prosječne veličine od približno 1,3 do 1,5 μm. Ova transformacija potpuno je eliminirala pukotine skrućivanja, što je rezultiralo gustoćom legure od 99,991%. Što se tiče temeljnih mehaničkih mehanizama, kvazi-kontinuirana mrežna struktura formirana od brkova ne samo da je olakšala skladištenje i širenje dislokacija, već je također omogućila dislokacijama da zaobiđu brkove u smjeru okomitom na njihove osi, čime se učinkovito smanjuju koncentracije naprezanja. Eksperimentalni rezultati pokazuju da legura postiže krajnju vlačnu čvrstoću (UTS) od približno 610 MPa i ravnomjerno istezanje od 8,0%; nadalje, pokazuje iznimna visoko{30}}temperaturna termomehanička svojstva u rasponu od 150 stupnjeva do 250 stupnjeva. Ova studija nudi obećavajuće i skalabilno rješenje za razvoj jeftinih-aluminijskih legura visokih performansi putem aditivne proizvodnje.
03
**Vizualna analiza**
Slika 1 ilustrira proces izrade kompozita MgAlB4w/AA2024 i preciznu karakterizaciju njegovih unutarnjih nedostataka. Studija je koristila trodimenzionalnu metodu mehaničke disperzije za ravnomjerno nanošenje amorfnog praha bora na površinu čestica praha AA2024 prije LPBF ispisa. Usporedna 3D skeniranja dobivena pomoću Nano-CT-a jasno otkrivaju da je unutrašnjost neobrađene, LPBF-proizvedene AA2024 legure prožeta makroskopskim pukotinama i velikim porama koje se protežu duž smjera izrade, što rezultira volumenskim udjelom oštećenja od čak 4,698%. Nasuprot tome, nakon *in{13}}situ* sinteze nanobrčića MgAlB4, unutarnje pukotine unutar legure potpuno su eliminirane; preostala je samo zanemariva količina sitnih sferičnih pora, čime se postiglo gotovo-puno zgušnjavanje od 99,991%.
