01 Áskoranir tímans - Vegna lágs þéttleika, mikla sérstyrks og framúrskarandi tæringarþols, hafa álblöndur orðið ómissandi burðarefni í geimferða-, bíla- og orkutækjageiranum. Hins vegar, þar sem eftirspurn nútíma iðnaðar eftir flóknum rúmfræði og mikilli-afköstum, hækkar léttir íhlutar, hefðbundnar steypu- og vinnsluaðferðir standa frammi fyrir grundvallartakmörkunum í framleiðslu á hlutum sem eru með flóknar innri rásir, grindarbyggingar og þunnt-veggða eiginleika. Aukaframleiðslutækni-sérstaklega Laser Powder Bed Fusion (LPBF) og Laser Directed Energy Deposition (LDED)- bjóða upp á byltingarkenndar leiðir til að sigrast á þessum flöskuhálsum í framleiðslu. LPBF tæknin notar háan-orku leysigeisla til að bræða for-útsett duftlög með vali og byggja upp flókna íhluti með þéttleika sem fer yfir 99,5% lag fyrir lag; með dæmigerðum kælihraða sem nær stærðargráðunni 10⁶ K/s getur það framleitt yfirmettaðar fastar lausnir og ofurfínar-korna örbyggingar sem eru langt frá jafnvægisstorknunarástandi. Á sama tíma sýnir LDED-tæknin, sem notar samstillta duftfóðrun og leysibræðslu, einstaka kosti við að gera við skemmda hluta og framleiða stóra-byggingaríhluti sem og efni sem eru flokkuð í samsetningu. Engu að síður lenda álblöndur í röð innri eðlisfræðilegra-málmvinnsluáskorana við framleiðslu á laseraukefnum. Við stofuhita sýna álblöndur endurspeglun sem fer yfir 90% fyrir nær-innrauða leysigeisla (bylgjulengd: 1070 nm), sem leiðir til afar lítillar orkutengingarnýtingar og krefst mikils-afl-þéttleika leysira til að koma á stöðugu bræðsluvatni. Yfirborð álblöndu mynda auðveldlega þétta oxíðfilmu (Al₂O₃) með bræðslumark 2072 gráður -talsvert hærra en 660 gráðu bræðslumark álgrunnsins; brot af þessari oxíðfilmu bráðna oft ekki alveg í bræðslupottinum og þjónar oft sem upphafsstaðir fyrir sprungur og skort á-bræðslugöllum. Jafnvel mikilvægara er að leysni vetnis í fljótandi áli (u.þ.b. . 0.7 cm³/100g) er mun meiri en í föstu áli (u.þ.b. . 0.04 cm³/100g); við hraða storknun geta yfirmettuð vetnisatóm ekki dreifst út í tíma og þess í stað safnast saman við fasta-vökvaskilið til að mynda kúlukjarna, sem skilur að lokum eftir málmvinnsluholur sem eru á bilinu nokkra til nokkra tugi míkrómetra í þvermál innan storknuðu örbyggingarinnar. Á sama tíma gerir hið breitt storknunarhitastig (td yfir 150 gráður fyrir Al7075) og veruleg storknunarrýrnun (um það bil 6%) álblöndur þær mjög viðkvæmar fyrir rýrnun á storknun og heitsprungum þegar næringarrásirnar lokast á lokastigum storknunar bræðsluvatns; þessi mál eru kjarnaáskoranir í LPBF vinnslu á há-styrkri 2xxx og 7xxx röð álblendi. Hinir miklu hitauppstreymiseiginleikar sem felast í framleiðslu á leysiaukefnum-sem felur í sér staðbundið hitastig bræðslulaugar sem fer yfir 2000 gráður ásamt hitastigi dufts og undirlags í kring á bilinu frá stofuhita til 200 gráður, sem leiðir til hitastigshalla allt að 10⁶ K/m} efnissviðsins{50} mynda streitu innan flókins efnissviðs; ef það er stjórnlaust getur þetta álag leitt til skekkju, aflögunar eða jafnvel sprungna á milli lagsins.
02 Samsetningarhönnun - Á stigi samsetningarhönnunar eru málmblöndur sem venjulega eru notuð til að steypa og smíða oft óhentug til aukefnaframleiðslu. Ef AlSi10Mg málmblönduna er tekin sem dæmi, gefur nærri-eutectísk samsetning þess framúrskarandi vökvavirkni við steypu; Hins vegar, við hraða storknun LPBF, virkar gróft eutectic kísilfasa netið sem uppspretta streitustyrks. Ennfremur lækkar togstyrkur málmblöndunnar við 300 gráður niður í u.þ.b. 10% af stofu-hitastyrk-, sem er fyrirbæri sem rekja má til hraðrar grófgerðar og upplausnar eutectic örbyggingar við háan hita. Þar af leiðandi hefur þróun sérhæfðra álblöndukerfa sem eru sérsniðin að eiginleikum aukefnaframleiðslu orðið lykilrannsóknaráhersla á þessu sviði.
Rannsóknir á vegum Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Kínverska vísindaakademíunni, sýna að það að bæta snefilmagni af Sc (0,2–0,4 wt%) og Zr (0,1–0,3 wt%) við Al-Mg málmblöndur gerir *in situ* myndun á nanóskala aðal Al₃(Sc,Zr) ferli með hröðum fasabyggingu L1 kleift á Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Þessir fasar sýna afar lágt grindarmisræmi (u.þ.b. 1,3%) við -Al fylkið og þjóna sem mjög skilvirkir misleitir kjarnastaðir, fínstilla kornastærðir frá tugum míkrómetra niður á undir-míkrómetra kvarða. Rannsóknin gefur til kynna að eins-byggt Al-Mg-Mn-Sc-Zr málmblöndur sýni einkennandi tvímóta kornabyggingu: svæði af fínum jafnásum kornum (meðalstærð ~1,04 μm) við bræðslusvæðið á brúnum dálknum, 1 og 2 brúnir (2. μm) sem vex meðfram byggingarstefnunni í laugarmiðstöðinni. Þessi ólíka kornbygging stafar af staðbundnum breytingum á hitastigum og kjarnaþéttleika innan bræðslupottsins; brúnirnar eru með háum hitastigum og auðgun aðal Al₃(Sc,Zr) fasa, sem stuðla að misleitri kjarnamyndun, en miðjan einkennist af sterkum stefnustýrðum hitastigshlutfalli sem stuðlar að þekjukristalvexti í átt að hámarks hitaleiðni. Athyglisvert er að á meðan Sc er dýrt (u.þ.b. $ 3.000/kg), er Zr tiltölulega ódýrt (u.þ.b. $ 30/kg); sameinuð viðbót þessara þátta skapar Al₃Sc-kjarna/Al₃Zr-skeljarbyggingu sem eykur ekki aðeins umtalsvert varmastöðugleika styrkingarfasa heldur dregur einnig úr málmblöndukostnaði. Á sama tíma hefur teymi frá Shanghai Jiao Tong háskólanum lagt til nýstárlega hönnunarstefnu sem byggir á aflöganlegu-umbreytanlegu eutectic nanoscaffold. Þeir völdu nær-eutectic Al-Er kerfi (12,7 wt% Er) sem líkan málmblöndunnar, með því að nýta myndun L1₂-uppbyggða Al₃Er fasans-sem sýnir grindarmisræmi sem er aðeins 3,96% við {{37} vinnslugetu, ásamt hágæðakerfi og háspennu. Á LPBF prentunarferlinu fellur Al₃Er út með rúmmálshlutfalli sem er um það bil 10,3% í formi samfelldrar 3D nanó-beinagrind; þessi beinagrind þolir ekki aðeins mikið álag sem fer yfir 1300 MPa heldur auðveldar hún einnig plasthýsingu meðan á aflögun stendur með myndun aflögunartvíbura og 9R langa-tíma staflaða mannvirki og hnekkir þar með í grundvallaratriðum þeirri hefðbundnu skoðun að eutectic beinagrindur séu í eðli sínu brothættar. Eins-prentað Al-Er-Mg álfelgur (RAE700) sýnir 632 MPa uppskeruþol, sem eykst í 707 MPa eftir beina öldrun á meðan það heldur lengingu upp á 7–10%, sem leiðir til yfirgripsmikillar frammistöðuprófíls sem hefur áður greint frá 5} málmblöndur. Að auki þróaði rannsóknarteymi við háskólann í Nagoya Al-Fe-Mn-Ti málmblönduröð sem byggði á "þáttaskiptingarstýringu" stefnu; með því að bæta við Cu og Mn til að koma á stöðugleika í Al₆Fe fasann og umbreyta honum í gagnlegan styrkingarfasa-samtímis því að setja Ti sem skiptast í fasta fasann til að fínpússa korn í um það bil 2,3 μm-nær málmblönduna stofu-togþoli upp á 190 MP og 190 MP togstyrk Eiginleikar haldast nánast óbreyttir eftir 100 klukkustunda hitauppstreymi við 300 gráður.
