01
Yfirlit yfir pappír
Framleiðsla á léttum,-hástyrkri álblöndur með Laser Powder Bed Fusion (LPBF) hefur lengi reitt sig mikið á dýra málmblöndur-eins og skandíum og sirkon-til að ná miklum styrk; þessi ósjálfstæði hefur mjög hindrað útbreidda iðnaðarnotkun þeirra. Þótt að bæta við litlum-agnum (td TiB2, TiC) geti að einhverju leyti betrumbætt kornbyggingu og aukið styrkleika, þá stendur þessi stefna að innleiða utanaðkomandi agnir oft frammi fyrir áskorunum eins og agnaþéttingu, ó-jafnri dreifingu og lélegri tengingu milli yfirborðs, sem leiðir til örverufræðilegra eiginleika og skerðingar á einsleitni erfðafræðilegra eiginleika. Til að takast á við þetta vandamál leggur þessi rannsókn fram nýstárlega stefnu sem kemur í veg fyrir þörfina fyrir dýra þætti. Með því að nýta sér mikla hitastigshalla og leysir-hrökkunarþrýsting sem felst í LPBF ferlinu, náðu rannsakendur *in-situ* myndun þéttra og jafndreifðra MgAlB4 nanóhvarfa innan AA2024 álblöndu fylkis. Þessi grein miðar að því að útrýma storknunarsprungum og gljúpum-og ná þar með næstum fullri þéttingu-með *in-situ* kynslóð einnar-nanowhiskers. Ennfremur, með því að nýta háa stærðarhlutfallið og sterka milliflatatengingu þessara hárhönda, leitast rannsóknin við að auka verulega bæði styrk og sveigjanleika málmblöndunnar og brjóta þannig í gegnum langvarandi-viðskiptahindrun-á milli frammistöðu og kostnaðar á sviði álblönduframleiðslu.
02
Yfirlit yfir heildartexta
Með því að bregðast við eðlislægum göllum-eins og grófum súlulaga kornum, alvarlegum heitum sprungum og mikilli gljúpu-sem algengt er að koma upp í viðskiptalegum há- álblöndur sem eru framleiddar með Laser Powder Bed Fusion (LPBF), leggur þessi rannsókn til nýjan{3} feril fyrir *initu{3} whisker-styrktar álblöndur. Með því að fella snefilmagn af formlausu bórdufti í AA2024 duft og nýta hraðan kælihraða og háan bræðsluhraða-lagsþrýstings (allt að 40 MPa) sem einkennist af LPBF ferlinu, hafa MgAlB4 nanóhúðar-þvermál sem eru aðeins meira en {10m{10} stærðarhlutföll yfir 5-20} tókst að búa til *in-situ* innan álfylkisins. Þessir einsleitt dreifðu einvíddar hárhönd virkuðu sem ólíkir kjarnastöðvar og olli umbreytingu í formgerð korna: frá grófum súlulaga kornum sem eru tugir míkrómetra á breidd yfir í ofurfín jafnása korn með meðalstærð um það bil 1,3 til 1,5 μm. Þessi umbreyting útilokaði fullkomlega storknunarsprungur, sem leiddi til 99,991% málmblönduþéttleika. Varðandi undirliggjandi vélrænni gangverkin, þá auðveldaði hálf-samfellda netbyggingin sem myndast af hárhöndunum ekki aðeins geymslu og útbreiðslu dislocations heldur gerði það einnig kleift að dislocations að komast framhjá whiskers í átt sem er hornrétt á ása þeirra og draga þannig úr streitustyrk. Tilraunaniðurstöður sýna að málmblönduna nær fullkomnum togstyrk (UTS) sem er um það bil 610 MPa og samræmdri lenging upp á 8,0%; ennfremur sýnir það einstaka háhita-varmavélræna eiginleika á bilinu 150 gráður til 250 gráður. Þessi rannsókn býður upp á efnilega og stigstærða lausn til að þróa-lítil, afkastamikil álblöndur með aukinni framleiðslu.
03
**Sjónræn greining**
Mynd 1 sýnir framleiðsluferlið MgAlB4w/AA2024 samsettarinnar og nákvæma lýsingu á innri göllum þess. Rannsóknin notaði þrívíddar vélrænni dreifingaraðferð til að húða myndlaust bórduft jafnt á yfirborð AA2024 duftagna fyrir LPBF prentun. Samanburðar þrívíddarskannanir sem fengnar eru með Nano-CT sýna greinilega að innra rými ómeðhöndlaða, LPBF-framleidda AA2024 málmblöndunnar er fullt af stórsæjum sprungum og stórum svitaholum sem teygja sig meðfram byggingarstefnunni, sem leiðir til gallamagnshlutfalls allt að 4,698%. Aftur á móti, í kjölfar *in-situ* myndun MgAlB4 nanóhnoðra, voru innri sprungur innan málmblöndunnar algjörlega eytt; aðeins óverulegt magn af örfáum kúlulaga svitahola var eftir og náði þar með nærri-fullri þéttingu upp á 99,991%.
