01
Visão geral do papel
A fabricação de ligas de alumínio leves e de alta-resistência por meio do Laser Powder Bed Fusion (LPBF) depende há muito tempo de elementos de liga caros-como escândio e zircônio-para atingir alta resistência; esta dependência prejudicou gravemente a sua ampla aplicação industrial. Embora a adição de particulados de baixo-custo (por exemplo, TiB2, TiC) possa, até certo ponto, refinar as estruturas dos grãos e aumentar a resistência, esta estratégia de incorporação de partículas exógenas muitas vezes enfrenta desafios como aglomeração de partículas, dispersão não{8}}uniforme e má ligação interfacial, resultando em falta de homogeneidade microestrutural e propriedades mecânicas comprometidas. Para resolver esta questão, o presente estudo propõe uma estratégia inovadora que evita a necessidade de elementos caros. Ao aproveitar os gradientes extremos de temperatura e as pressões de recuo induzidas por laser inerentes ao processo LPBF, os pesquisadores alcançaram a síntese *in{12}}situ* de nanohiskers de MgAlB4 densos e uniformemente dispersos dentro de uma matriz de liga de alumínio AA2024. Este artigo tem como objetivo eliminar rachaduras de solidificação e porosidade-alcançando assim uma densificação quase completa-por meio da geração *in-situ* de nanohiskers uni-dimensionais. Além disso, ao aproveitar a alta proporção de aspecto e a forte ligação interfacial desses bigodes, o estudo busca aumentar significativamente a resistência e a ductilidade da liga, rompendo assim a barreira de longa-comércio-entre desempenho e custo no campo da fabricação aditiva de ligas de alumínio.
02
Visão geral do texto completo
Abordando defeitos inerentes-como grãos colunares grossos, fissuras a quente severas e alta porosidade-comumente encontrados em ligas de alumínio comerciais de alta-resistência fabricadas via Laser Powder Bed Fusion (LPBF), este estudo propõe um novo caminho para a síntese *in-situ* de ligas de alumínio reforçadas com whisker-. Ao incorporar vestígios de pó de boro amorfo no pó AA2024 e aproveitar as rápidas taxas de resfriamento e altas pressões de recuo do pool de fusão-(até 40 MPa) características do processo LPBF, nanohiskers de MgAlB4-possuindo diâmetros de apenas 5–15 nm e proporções superiores a 20-foram sintetizados com sucesso *in-situ* dentro da matriz de alumínio. Agindo como locais de nucleação heterogêneos, esses bigodes unidimensionais uniformemente dispersos induziram uma transformação na morfologia dos grãos: de grãos colunares grossos com dezenas de micrômetros de largura para grãos equiaxiais ultrafinos com tamanho médio de aproximadamente 1,3 a 1,5 μm. Esta transformação eliminou completamente as fissuras de solidificação, resultando numa densidade de liga de 99,991%. Em relação aos mecanismos mecânicos subjacentes, a estrutura de rede quase{26}}contínua formada pelos bigodes não apenas facilitou o armazenamento e a proliferação de deslocamentos, mas também permitiu que os deslocamentos contornassem os bigodes em uma direção perpendicular aos seus eixos, mitigando efetivamente as concentrações de estresse. Resultados experimentais demonstram que a liga atinge uma resistência à tração final (UTS) de aproximadamente 610 MPa e um alongamento uniforme de 8,0%; além disso, exibe propriedades termomecânicas excepcionais de alta-temperatura na faixa de 150 graus a 250 graus. Este estudo oferece uma solução promissora e escalonável para o desenvolvimento de ligas de alumínio de baixo-custo e alto desempenho por meio da fabricação aditiva.
03
**Análise Visual**
A Figura 1 ilustra o processo de fabricação do compósito MgAlB4w/AA2024 e a caracterização precisa de seus defeitos internos. O estudo empregou um método de dispersão mecânica tridimensional para revestir uniformemente o pó de boro amorfo na superfície das partículas de pó AA2024 antes da impressão LPBF. Varreduras 3D comparativas obtidas via Nano{8}}CT revelam claramente que o interior da liga AA2024 fabricada em LPBF-não tratada está repleto de rachaduras macroscópicas e grandes poros que se estendem ao longo da direção de construção, resultando em uma fração de volume de defeito de até 4,698%. Em contraste, após a síntese *in{13}}situ* dos nanohiskers de MgAlB4, as rachaduras internas da liga foram completamente eliminadas; apenas uma quantidade insignificante de minúsculos poros esféricos permaneceu, alcançando assim uma densificação quase-total de 99,991%.
