01
Обзор бумаги
При производстве легких-алюминиевых сплавов с помощью лазерной порошковой сварки (LPBF) уже давно используются дорогие легирующие элементы,-такие как скандий и цирконий-, чтобы добиться высокой прочности; эта зависимость серьезно препятствовала их широкому промышленному применению. Хотя добавление недорогих-частиц (например, TiB2, TiC) может в некоторой степени улучшить зеренную структуру и повысить прочность, эта стратегия включения экзогенных частиц часто сталкивается с такими проблемами, как агломерация частиц, неоднородная дисперсия и плохое межфазное соединение, что приводит к микроструктурной неоднородности и ухудшению механических свойств. Для решения этой проблемы настоящее исследование предлагает инновационную стратегию, которая устраняет необходимость в дорогостоящих элементах. Используя экстремальные температурные градиенты и давление отдачи,-индуцированное лазером, присущие процессу LPBF, исследователи добились синтеза *in-}на месте* плотных и равномерно диспергированных наноусов MgAlB4 в матрице из алюминиевого сплава AA2024. Целью данной статьи является устранение трещин и пористости, возникающих при затвердевании,-таким образом достигается почти полное уплотнение-за счет создания *in-}одномерных нановискеров* на месте*. Кроме того, используя большое соотношение сторон и прочное межфазное соединение этих нитевидных кристаллов, исследование направлено на значительное повышение прочности и пластичности сплава, тем самым преодолевая давний-барьер-компромисса-между производительностью и стоимостью в области аддитивного производства алюминиевых сплавов.
02
Полнотекстовый обзор
Устраняя присущие дефекты,-такие как крупное столбчатое зерно, сильное горячее растрескивание и высокую пористость,-обычно встречающиеся в коммерческих высокопрочных-алюминиевых сплавах, изготовленных методом лазерной порошковой сварки (LPBF), это исследование предлагает новый путь синтеза *in-situ* нитевидных-алюминиевых сплавов, армированных нитевидными кристаллами. Путем введения следовых количеств аморфного порошка бора в порошок AA2024 и использования высоких скоростей охлаждения и высоких давлений отдачи расплава-плавильной ванны (до 40 МПа), характерных для процесса LPBF, были успешно синтезированы наноусы MgAlB4-диаметром всего 5–15 нм и соотношением сторон, превышающим 20-. *in-situ* внутри алюминиевой матрицы. Эти однородно диспергированные одномерные усы, действуя как гетерогенные центры зародышеобразования, вызвали трансформацию морфологии зерен: от крупных столбчатых зерен шириной в десятки микрометров до ультрамелких равноосных зерен со средним размером примерно от 1,3 до 1,5 мкм. Это преобразование полностью устранило трещины затвердевания, в результате чего плотность сплава составила 99,991%. Что касается лежащих в основе механических механизмов, квази-непрерывная сетчатая структура, образованная нитевидными кристаллами, не только способствовала хранению и распространению дислокаций, но также позволяла дислокациям обходить вискеры в направлении, перпендикулярном их осям, тем самым эффективно снижая концентрацию напряжений. Результаты экспериментов показывают, что сплав достигает предела прочности при растяжении (UTS) примерно 610 МПа и равномерного удлинения 8,0%; кроме того, он демонстрирует исключительные высокотемпературные термомеханические свойства в диапазоне от 150 до 250 градусов. Это исследование предлагает многообещающее и масштабируемое решение для разработки недорогих-высокоэффективных алюминиевых сплавов с помощью аддитивного производства.
03
**Визуальный анализ**
На рисунке 1 показан процесс изготовления композита MgAlB4w/AA2024 и точная характеристика его внутренних дефектов. В исследовании использовался метод трехмерного механического диспергирования для равномерного покрытия аморфного порошка бора на поверхности частиц порошка AA2024 перед печатью LPBF. Сравнительные 3D-сканы, полученные с помощью нано-КТ, ясно показывают, что внутренняя часть необработанного сплава AA2024, изготовленного LPBF-, пронизана макроскопическими трещинами и большими порами, простирающимися вдоль направления сборки, в результате чего объемная доля дефектов достигает 4,698%. Напротив, после синтеза нановискеров MgAlB4 *in-situ* внутренние трещины внутри сплава были полностью устранены; осталось лишь незначительное количество мельчайших сферических пор, что позволило достичь почти -полного уплотнения 99,991%.
