01
Visió general del paper
La fabricació d'aliatges d'alumini lleugers i-d'alta resistència mitjançant Laser Powder Bed Fusion (LPBF) fa molt de temps que depèn en gran mesura d'elements d'aliatge cars-com ara escandi i zirconi-per aconseguir una alta resistència; aquesta dependència ha dificultat molt la seva aplicació industrial generalitzada. Tot i que l'addició de partícules de baix cost (p. ex., TiB2, TiC) pot, fins a cert punt, perfeccionar les estructures de gra i millorar la resistència, aquesta estratègia d'incorporar partícules exògenes sovint s'enfronta a reptes com l'aglomeració de partícules, la dispersió no-uniforme i l'enllaç interfacial deficient, donant com a resultat una inhomogeneïtat microestructural i propietats mecàniques compromeses. Per abordar aquest problema, el present estudi proposa una estratègia innovadora que evita la necessitat d'elements cars. Aprofitant els gradients de temperatura extrems i les pressions de retrocés induïdes per làser-inherents al procés LPBF, els investigadors van aconseguir la síntesi *in-situ* de nanobigotis de MgAlB4 densos i uniformement dispersos dins d'una matriu d'aliatge d'alumini AA2024. Aquest article pretén eliminar les esquerdes de solidificació i la porositat-aconseguint així una densificació gairebé completa-a través de la generació *in-situ* de nanobigotis un-. A més, aprofitant l'elevada relació d'aspecte i la forta unió interfacial d'aquests bigotis, l'estudi pretén millorar significativament la resistència i la ductilitat de l'aliatge, trencant així la barrera de llarga durada entre el rendiment i el cost en el camp de la fabricació d'additius d'aliatge d'alumini.
02
Visió general del text complet
Abordant defectes inherents-com ara grans columnars gruixuts, esquerdes en calent greus i alta porositat-que es troben habitualment en aliatges d'alumini-comercials d'alta resistència fabricats mitjançant Laser Powder Bed Fusion (LPBF), aquest estudi proposa una nova via per a la *in{3}síntesis d'alumini{3}força d'alumini{3}informàtica* aliatges. Mitjançant la incorporació de traces de pols de bor amorf a la pols AA2024 i aprofitant les velocitats de refredament ràpides i les altes pressions de retrocés de la piscina de fusió (fins a 40 MPa) característiques del procés LPBF, els nanobigotis de MgAlB4-que posseeixen diàmetres i proporcions superiors a 15 nm. 20-es van sintetitzar amb èxit *in-situ* dins de la matriu d'alumini. Actuant com a llocs de nucleació heterogenis, aquests bigotis d'una -dimensionalitat uniformement dispersos van induir una transformació en la morfologia del gra: des de grans columnars gruixuts de desenes de micròmetres d'amplada fins a grans equiaxials ultrafins amb una mida mitjana d'aproximadament 1,3 a 1,5 μm. Aquesta transformació va eliminar completament les esquerdes de solidificació, donant com a resultat una densitat d'aliatge del 99,991%. Pel que fa als mecanismes mecànics subjacents, l'estructura de xarxa quasi contínua formada pels bigotis no només va facilitar l'emmagatzematge i la proliferació de dislocacions, sinó que també va permetre que les dislocacions obviessin els bigotis en una direcció perpendicular als seus eixos, mitigant així eficaçment les concentracions d'estrès. Els resultats experimentals demostren que l'aliatge aconsegueix una resistència a la tracció final (UTS) d'aproximadament 610 MPa i un allargament uniforme del 8,0%; a més, presenta propietats termomecàniques d'alta{30}}temperatura excepcionals dins del rang de 150 graus a 250 graus . Aquest estudi ofereix una solució prometedora i escalable per al desenvolupament d'aliatges d'alumini d'alt rendiment i de baix-cost mitjançant la fabricació additiva.
03
**Anàlisi visual**
La figura 1 il·lustra el procés de fabricació del compost MgAlB4w/AA2024 i la caracterització precisa dels seus defectes interns. L'estudi va utilitzar un mètode de dispersió mecànica tridimensional -per recobrir uniformement la pols de bor amorfa a la superfície de les partícules de pols AA2024 abans de la impressió LPBF. Les exploracions 3D comparatives obtingudes mitjançant Nano-CT revelen clarament que l'interior de l'aliatge AA2024 fabricat amb LPBF-no tractat està ple d'esquerdes macroscòpiques i porus grans que s'estenen al llarg de la direcció de construcció, donant lloc a una fracció de volum de defecte fins al 4,698%. En canvi, després de la síntesi *in{-}situ* de nanobigotis de MgAlB4, les esquerdes internes de l'aliatge es van eliminar completament; només quedava una quantitat insignificant de minúsculs porus esfèrics, aconseguint així una densificació gairebé-total del 99,991%.
