01
Огляд паперу
Виготовлення легких високоміцних-алюмінієвих сплавів за допомогою лазерного порошкового синтезу (LPBF) протягом тривалого часу значною мірою покладалося на дорогі легуючі елементи-такі як скандій і цирконій-для досягнення високої міцності; ця залежність серйозно перешкоджала їх широкому промисловому застосуванню. Хоча додавання дешевих-частинок (наприклад, TiB2, TiC) може певною мірою покращити зернисту структуру та підвищити міцність, ця стратегія включення екзогенних частинок часто стикається з такими проблемами, як агломерація частинок, не-рівномірна дисперсія та погане міжфазне зв’язування, що призводить до мікроструктурної неоднорідності та погіршення механічних властивостей. Щоб вирішити цю проблему, у цьому дослідженні пропонується інноваційна стратегія, яка позбавляє потреби в дорогих елементах. Використовуючи екстремальні температурні градієнти та лазер{11}}спричинений тиск віддачі, властивий процесу LPBF, дослідники досягли *in{12}}синтезу* щільних і рівномірно диспергованих нановусів MgAlB4 у матриці з алюмінієвого сплаву AA2024. Ця стаття спрямована на усунення тріщин затвердіння та пористості,-щоб досягти майже повного ущільнення-через *in{18}}situ* генерацію одно-вимірних нановусів. Крім того, використовуючи високе співвідношення сторін і міцний міжфазний зв’язок цих вусів, дослідження прагне значно підвищити як міцність, так і пластичність сплаву, тим самим подолавши давній-торговий-бар’єр між продуктивністю та вартістю у сфері виробництва добавок для алюмінієвих сплавів.
02
Огляд повного тексту
Звертаючись до властивих дефектів-, таких як грубі стовпчасті зерна, сильні гарячі тріщини та висока пористість{1}}, які зазвичай зустрічаються в комерційних високоміцних-алюмінієвих сплавах, виготовлених за допомогою лазерного порошкового синтезу (LPBF), це дослідження пропонує новий шлях для *in{3}}situ* синтезу алюмінієві сплави, армовані вусами. Завдяки додаванню незначних кількостей порошку аморфного бору в порошок AA2024 і використанню швидких швидкостей охолодження та високого тиску віддачі в басейні розплаву (до 40 МПа), характерних для процесу LPBF, нановуси MgAlB4-мають діаметр лише 5–15 нм і співвідношення сторін, що перевищує 20-було успішно синтезовано *in-situ* в алюмінієвій матриці. Діючи як гетерогенні центри зародження, ці рівномірно дисперговані одно-вимірні вуса викликали трансформацію морфології зерен: від грубих стовпчастих зерен шириною в десятки мікрометрів до надтонких рівновісних зерен із середнім розміром приблизно від 1,3 до 1,5 мкм. Ця трансформація повністю усунула тріщини затвердіння, в результаті чого щільність сплаву склала 99,991%. Що стосується базових механічних механізмів, то квазі-безперервна мережева структура, утворена вусами, не тільки сприяла зберіганню та поширенню дислокацій, але й дозволяла дислокаціям обходити вуса в напрямку, перпендикулярному до їх осей, тим самим ефективно пом’якшуючи концентрацію напруги. Експериментальні результати демонструють, що сплав досягає межі міцності на розрив (UTS) приблизно 610 МПа та рівномірного подовження 8,0%; крім того, він демонструє виняткові високо{30}}температурні термомеханічні властивості в діапазоні від 150 градусів до 250 градусів. Це дослідження пропонує багатообіцяюче та масштабоване рішення для розробки-дешевих високоефективних алюмінієвих сплавів за допомогою адитивного виробництва.
03
**Візуальний аналіз**
Рисунок 1 ілюструє процес виготовлення композиту MgAlB4w/AA2024 і точну характеристику його внутрішніх дефектів. У дослідженні використовувався тривимірний метод механічної дисперсії для рівномірного покриття порошку аморфного бору на поверхні частинок порошку AA2024 перед друком LPBF. Порівняльні 3D-сканування, отримані за допомогою Nano-CT, чітко показують, що внутрішня частина необробленого сплаву AA2024, виготовленого з LPBF-, пронизана макроскопічними тріщинами та великими порами, що простягаються вздовж напрямку складання, що призводить до об’ємної частки дефектів до 4,698%. Навпаки, після *in-situ* синтезу нановусів MgAlB4 внутрішні тріщини всередині сплаву були повністю усунені; залишилася лише незначна кількість дрібних сферичних пор, завдяки чому досягнуто майже-повного ущільнення 99,991%.
