01
Преглед на хартията
Производството на леки,-здрави алуминиеви сплави чрез Laser Powder Bed Fusion (LPBF) отдавна разчита в голяма степен на скъпи легиращи елементи-като скандий и цирконий-за постигане на висока якост; тази зависимост сериозно възпрепятства широкото им индустриално приложение. Въпреки че добавянето на евтини-частици (напр. TiB2, TiC) може до известна степен да усъвършенства зърнестите структури и да подобри здравината, тази стратегия за включване на екзогенни частици често е изправена пред предизвикателства като агломерация на частици, не-равномерна дисперсия и лошо междуфазово свързване, което води до микроструктурна нехомогенност и компрометирани механични свойства. За да се справи с този проблем, настоящото проучване предлага новаторска стратегия, която премахва необходимостта от скъпи елементи. Чрез използване на екстремните температурни градиенти и лазер-индуцираното налягане на отката, присъщо на процеса LPBF, изследователите постигнаха *in-situ* синтез на плътни и равномерно диспергирани MgAlB4 нановистъри в матрица от алуминиева сплав AA2024. Този документ има за цел да елиминира пукнатините и порьозността от втвърдяване-като по този начин се постига почти пълно уплътняване-чрез *in{18}}situ* генериране на едно-измерни наноустаци. Освен това, като се възползва от високото аспектно съотношение и силното междуфазово свързване на тези нишки, проучването се стреми да подобри значително както здравината, така и пластичността на сплавта, като по този начин преодолява дългогодишната -търговска-бариера между производителност и цена в областта на производството на добавки от алуминиева сплав.
02
Преглед на пълния текст
Обръщайки внимание на присъщите дефекти-като груби колоновидни зърна, силно горещо напукване и висока порьозност{1}}често срещани в търговски високо-якостни алуминиеви сплави, произведени чрез лазерно прахообразно сливане (LPBF), това проучване предлага нов път за *in{3}}situ* синтез на подсилени с мустаци-алуминиеви сплави. Чрез включване на следи от аморфен борен прах в прах AA2024 и използване на бързите скорости на охлаждане и високите налягания на откат в басейна на стопилката (до 40 MPa), характерни за процеса LPBF, MgAlB4 nanowhiskers-притежават диаметри от едва 5–15 nm и аспектни съотношения, надвишаващи 20-са успешно синтезирани *in-situ* в рамките на алуминиевата матрица. Действайки като хетерогенни места на нуклеация, тези равномерно диспергирани едно-измерни мустачки предизвикаха трансформация в морфологията на зърната: от груби колоновидни зърна с десетки микрометри в ширина до ултрафини равноосни зърна със среден размер от приблизително 1,3 до 1,5 μm. Тази трансформация напълно елиминира пукнатините от втвърдяване, което води до плътност на сплавта от 99,991%. По отношение на основните механични механизми, квази-непрекъснатата мрежова структура, образувана от мустаците, не само улеснява съхранението и разпространението на дислокации, но също така позволява на дислокациите да заобикалят мустаците в посока, перпендикулярна на техните оси, като по този начин ефективно смекчава концентрациите на напрежение. Експерименталните резултати показват, че сплавта постига крайна якост на опън (UTS) от приблизително 610 MPa и равномерно удължение от 8,0%; освен това проявява изключителни високо{30}}температурни термомеханични свойства в диапазона от 150 градуса до 250 градуса. Това проучване предлага обещаващо и мащабируемо решение за разработването на евтини, високопроизводителни алуминиеви сплави чрез адитивно производство.
03
**Визуален анализ**
Фигура 1 илюстрира процеса на производство на композита MgAlB4w/AA2024 и точното характеризиране на неговите вътрешни дефекти. Проучването използва три{4}}триизмерен метод на механична дисперсия за равномерно покриване на аморфен борен прах върху повърхността на прахообразни частици AA2024 преди LPBF печат. Сравнителни 3D сканирания, получени чрез Nano-CT, ясно разкриват, че вътрешността на необработената, LPBF-произведена сплав AA2024 е осеяна с макроскопични пукнатини и големи пори, простиращи се по посока на изграждане, което води до обемна фракция на дефекта до 4,698%. За разлика от това, след *in{13}}situ* синтеза на MgAlB4 nanowhiskers, вътрешните пукнатини в сплавта бяха напълно елиминирани; остава само незначително количество малки сферични пори, като по този начин се постига почти-пълно уплътняване от 99,991%.
