01 Dúshláin na Ré - Mar gheall ar a n-íseal-dlúis, ard-neart sonrach, agus friotaíocht creimeadh den scoth, tá cóimhiotail alúmanaim tar éis éirí ina n-ábhar struchtúrach fíor-riachtanach sna hearnálacha aeraspáis, feithicleach agus trealaimh fuinnimh. Mar sin féin, de réir mar a mhéadaíonn éileamh an tionscail nua-aimseartha ar chéimseata casta agus ardfheidhmíocht, comhpháirteanna éadroma, tá teorainneacha bunúsacha le sárú ag modhanna traidisiúnta réitigh agus meaisínithe maidir le páirteanna déantúsaíochta a bhfuil bealaí inmheánacha casta iontu, struchtúir laitíse, agus gnéithe tanaí ballaí. Cuireann teicneolaíochtaí déantúsaíochta breiseán-go sonrach Comhleá Leaba Púdar Léasair (LPBF) agus Taiscí Fuinnimh faoi Threoir Léasair (LDED) cosáin réabhlóideacha ar fáil chun na scrogaill déantúsaíochta seo a shárú. Úsáideann teicneolaíocht LPBF léas léasair ardfhuinnimh chun sraitheanna púdair réamhthaisce a leá go roghnach, ag tógáil comhpháirteanna casta a bhfuil dlús os cionn 99.5% de réir ciseal acu; agus gnáthrátaí fuaraithe ag sroicheadh thart ar 10⁶ K/s, féadann sé tuaslagáin sholadach forsháithithe agus micreastruchtúir shármhínte a tháirgeadh i bhfad ar shiúl ó staideanna soladaithe cothromaíochta. Idir an dá linn, léiríonn teicneolaíocht LDED, ag baint úsáide as beathú púdar sioncronach agus leá léasair, buntáistí uathúla maidir le páirteanna damáiste a dheisiú agus comhpháirteanna struchtúracha ar scála mór a mhonarú chomh maith le hábhair atá grádaithe le comhdhéanamh. Mar sin féin, bíonn ar chóimhiotail alúmanaim dul i ngleic le sraith dúshlán intreacha fisiceacha miotalóireachta le linn déantúsaíocht breiseán léasair. Ag teocht an tseomra, taispeánann cóimhiotal alúmanaim frithchaiteacht níos mó ná 90% do léasair gar-infridhearg (tonnfhad: 1070 nm), as a leanann éifeachtacht cúplála fuinnimh an-íseal agus a éilíonn léasair ard-dlúis chun linn leá cobhsaí a bhunú. Cruthaíonn dromchlaí cóimhiotal alúmanaim scannán dlúth ocsaíd (Al₂O₃) go héasca a bhfuil leáphointe 2072 céim -i bhfad níos airde ná leáphointe 660 céim na maitrís alúmanaim; Is minic a theipeann ar blúirí den scannán ocsaíd seo leá go hiomlán laistigh den linn leá, is minic a fheidhmíonn sé mar shuíomhanna tionscnaimh le haghaidh scoilteanna agus easpa lochtanna comhleá. Níos tábhachtaí fós, tá tuaslagthacht hidrigine in alúmanam leachtach (thart ar. 0.7 cm³/100g) i bhfad níos airde ná in alúmanam soladach (thart ar. 0.04 cm³/100g); le linn an tsoladaithe tapa, ní féidir le adaimh hidrigine forsháithithe idirleathadh amach in am agus ina ionad sin charnadh ag an gcomhéadan leachta soladach chun núicléis mboilgeog a fhoirmiú, rud a fhágann taobh thiar de phiocháin mhiotaleolaíochta idir cúpla agus roinnt deich micriméadair trastomhas laistigh den mhicrstruchtúr soladaithe. Idir an dá linn, mar gheall ar an raon teochta soladaithe leathan (m.sh., níos mó ná 150 céim le haghaidh Al7075) agus crapadh soladú suntasach (thart ar 6%) de chóimhiotail alúmanaim go bhfuil siad an-so-ghabhálach i leith porosity crapadh soladaithe agus scoilteadh te nuair a dhúnann na bealaí beathaithe le linn na gcéimeanna deiridh de sholadú linn leá; Léiríonn na saincheisteanna seo príomhdhúshláin i bpróiseáil LPBF cóimhiotail alúmanaim sraith 2xxx agus 7xxx ar ard-neart. Is iad na tréithe foircneacha timthriallta teirmeacha is gné dhílis de mhonarú breiseán léasair{-a bhaineann le teochtaí linnte leáite logánta os cionn 2000 céim taobh le teochtaí púdair agus foshraitheanna máguaird ó theocht an tseomra go 200 céim , rud a fhágann go mbíonn grádáin teochta chomh hard le 10⁶ K/m{-gineadh réimsí struis teirmeach casta laistigh den chomhpháirt; má fhágtar neamhrialaithe iad, féadann warping, dífhoirmiúchán nó fiú scoilteadh idirchiseal a bheith mar thoradh ar na strusanna seo.
02 Dearadh Comhdhéanta - Ag leibhéal an dearadh comhdhéanamh, is minic nach mbíonn córais cóimhiotail a úsáidtear go traidisiúnta le haghaidh réitigh agus brionnú oiriúnach do mhonarú breiseán. Agus an cóimhiotal AlSi10Mg á ghlacadh mar shampla, cuireann a chomhdhéanamh gar-eutectic le sreabhach sármhaith le linn réitigh; áfach, faoi choinníollacha soladaithe tapa LPBF, feidhmíonn an gréasán céime sileacain eutectic garbh mar fhoinse tiúchan struis. Ina theannta sin, titeann neart teanntachta an chóimhiotail ag 300 céim go dtí thart ar 10% dá sheomra-neart teochta-feiniméan a chuirtear i leith garbhú agus díscaoileadh tapa an mhicreastruchtúr eoteiceach ag teochtaí arda. Dá bhrí sin, tá forbairt córas speisialaithe comhdhéanamh cóimhiotal alúmanaim in oiriúint do shaintréithe na déantúsaíochta breiseáin ina phríomhfhócas taighde sa réimse seo.
Nochtann taighde a rinne Institiúid Teicneolaíochta Chliste agus Glas Chongqing, Acadamh Eolaíochtaí na Síne, má chuirtear rianmhéideanna Sc (0.2-0.4 wt%) agus Zr (0.1–0.3 wt%) le cóimhiotail Al-Mg ar chumas * in situ* bunú nana-scála bunscoile Al₃(Sc,Zr) le linn próisis Léasair ordaithe ₂ le struchtúr soladach L₃(Sc,Zr) ₂ le linn próiseas soladach Léasair ordaithe. Comhleá (LPBF). Léiríonn na céimeanna seo neamhréir laitíse thar a bheith íseal (thart ar 1.3%) leis an -Al maitrís agus feidhmíonn siad mar shuíomhanna núiclithe ilchineálach an-éifeachtach, ag scagadh méideanna gráin ó na deich micriméadar síos go dtí an scála fo-mhicriméadar. Léiríonn an staidéar go dtaispeánann an cóimhiotal Zr mar a tógadh Al-Mg-Mn-Sc-Tá struchtúr grán démhódach sainiúil ag cóimhiotal Zr: réigiún de ghráin chothromaithe mín (meánmhéid ~1.04 μm) ag imill na linne leá, agus réigiún de ghráin cholún fáis ~ μm ar an meán, (11 meánmhéid treo na tógála μm). ionad na linne leá. Eascraíonn an struchtúr gráin ilchineálach seo as éagsúlachtaí spáis i ngrádáin teochta agus dlúis núiclithe laistigh den linn leá; tá grádáin ardteochta ar na himill agus saibhriú ar chéimeanna príomhúla Al₃(Sc,Zr), a chothaíonn núicléas ilchineálach, ach tá grádán teocht treorach láidir ag an ionad atá i bhfabhar fás criostail epitaxial feadh treo an diomailt teasa uasta. Go háirithe, cé go bhfuil Sc costasach (tuairim is $3,000/kg), tá Zr sách saor (thart ar $30/kg); Cruthaíonn comhchur na n-eilimintí seo struchtúr blaosc Al₃Sc-core/Al₃Zr{{-a chuireann ní amháin go mór le cobhsaíocht theirmeach na gcéimeanna treisithe ach a laghdaíonn costais chóimhiotail go héifeachtach freisin. Idir an dá linn, tá straitéis dearaidh nuálaíoch molta ag foireann ó Ollscoil Shanghai Jiao Tong bunaithe ar nanascaifeanna eoteicteacha in-informaithe. Roghnaigh siad garchóras eutectic Al-Er (12.7 wt% Er) mar chóimhiotal eiseamláireach, ag baint úsáide as foirmiú na céime struchtúrtha L1₂-Al₃Er-a thaispeánann neamhréir laitíse de 3.96% agus córais slip, Al₃b amháin agus {3.7}slip, agus córais twinning {3. Le linn an phróisis priontála LPBF, deascann Al₃Er le codán toirte de thart ar 10.3% i bhfoirm nana-chnámharlaigh 3D leanúnach; ní hamháin go seasann an chnámharlach seo le struis arda níos mó ná 1300 MPa ach éascaíonn sé cóiríocht phlaisteach le linn dífhoirmithe trí chúpla dífhoirmithe a fhoirmiú agus struchtúir ordaithe a chruanaítear le tréimhse 9R ar fhad, rud a chuireann ar ceal go bunúsach an tuairim thraidisiúnta go bhfuil cnámharlaigh eutectic briosc go bunúsach. Léiríonn an cóimhiotal Al{-Er-Mg mar atá priontáilte (RAE700) neart toraidh de 632 MPa, a ardaíonn go 707 MPa tar éis dul in aois díreach agus fadú 7–10% á chothabháil, rud a fhágann go bhfuil próifíl feidhmíochta cuimsitheach ann a sháraíonn gach cóimhiotal alúmanaim 3D a tuairiscíodh roimhe seo. Ina theannta sin, d'fhorbair foireann taighde in Ollscoil Nagoya sraith cóimhiotail TI Al-Fe-Mn{-bunaithe ar straitéis "rialú deighilte eiliminte"; trí Cu agus Mn a chur leis chun an chéim Al₆Fe a chobhsú agus í a chlaochlú go céim neartaithe thairbheach{-agus Ti a dheighiltí isteach sa phas soladach á thabhairt isteach ag an am céanna chun gráinní a scagadh go thart ar 2.3 μm-baineann an cóimhiotal seomra amach-neart teanntachta teocht 390 MPa agus fadú beagnach 14% ina dhiaidh sin, agus fadú beagnach 14% ina dhiaidh sin 100 uair an chloig de nochtadh teirmeach ag 300 céim.
