01
Descripción general del papel
La fabricación de aleaciones de aluminio ligeras y de alta-resistencia mediante fusión por láser en lecho de polvo (LPBF) ha dependido durante mucho tiempo de elementos de aleación costosos-como el escandio y el circonio-para lograr una alta resistencia; esta dependencia ha obstaculizado gravemente su aplicación industrial generalizada. Aunque la adición de partículas de bajo-costo (por ejemplo, TiB2, TiC) puede, hasta cierto punto, refinar las estructuras de los granos y mejorar la resistencia, esta estrategia de incorporar partículas exógenas a menudo enfrenta desafíos como la aglomeración de partículas, la dispersión no -uniforme y una unión interfacial deficiente, lo que resulta en una falta de homogeneidad microestructural y propiedades mecánicas comprometidas. Para abordar este problema, el presente estudio propone una estrategia innovadora que evita la necesidad de elementos costosos. Aprovechando los gradientes de temperatura extremos y las presiones de retroceso inducidas por el láser-inherentes al proceso LPBF, los investigadores lograron la síntesis *in-situ* de nanobigotes de MgAlB4 densos y uniformemente dispersos dentro de una matriz de aleación de aluminio AA2024. Este documento tiene como objetivo eliminar las grietas de solidificación y la porosidad-logrando así una densificación casi completa-mediante la generación *in-situ* de nanobigotes uni-dimensionales. Además, al aprovechar la alta relación de aspecto y la fuerte unión interfacial de estos bigotes, el estudio busca mejorar significativamente tanto la resistencia como la ductilidad de la aleación, rompiendo así la antigua barrera-de equilibrio-entre rendimiento y costo en el campo de la fabricación aditiva de aleaciones de aluminio.
02
Descripción general del texto completo
Al abordar los defectos inherentes-como los granos columnares gruesos, el agrietamiento severo en caliente y la alta porosidad-que se encuentran comúnmente en las aleaciones comerciales de aluminio de alta-resistencia fabricadas mediante Laser Powder Bed Fusion (LPBF), este estudio propone una vía novedosa para la síntesis *in-situ* de aleaciones de aluminio reforzadas con bigotes-. Al incorporar trazas de polvo de boro amorfo en el polvo AA2024 y aprovechar las rápidas velocidades de enfriamiento y las altas presiones de retroceso de la piscina de fusión ({7}}(hasta 40 MPa) características del proceso LPBF, se sintetizaron con éxito nanobigotes de MgAlB4-que poseen diámetros de apenas 5 a 15 nm y relaciones de aspecto superiores a 20-. *in-situ* dentro de la matriz de aluminio. Actuando como sitios de nucleación heterogéneos, estos bigotes unidimensionales uniformemente dispersos indujeron una transformación en la morfología del grano: desde granos columnares gruesos de decenas de micrómetros de ancho hasta granos ultrafinos equiaxiales con un tamaño promedio de aproximadamente 1,3 a 1,5 μm. Esta transformación eliminó por completo las grietas de solidificación, dando como resultado una densidad de aleación del 99,991%. Con respecto a los mecanismos mecánicos subyacentes, la estructura de red casi continua formada por los bigotes no solo facilitó el almacenamiento y la proliferación de dislocaciones, sino que también permitió que las dislocaciones eludieran los bigotes en una dirección perpendicular a sus ejes, mitigando así eficazmente las concentraciones de tensión. Los resultados experimentales demuestran que la aleación alcanza una resistencia máxima a la tracción (UTS) de aproximadamente 610 MPa y un alargamiento uniforme del 8,0%; Además, exhibe excepcionales propiedades termomecánicas a alta temperatura dentro del rango de 150 grados a 250 grados. Este estudio ofrece una solución prometedora y escalable para el desarrollo de aleaciones de aluminio de bajo costo y alto rendimiento mediante fabricación aditiva.
03
**Análisis visual**
La Figura 1 ilustra el proceso de fabricación del composite MgAlB4w/AA2024 y la caracterización precisa de sus defectos internos. El estudio empleó un método de dispersión mecánica tridimensional-para recubrir uniformemente polvo de boro amorfo sobre la superficie de las partículas de polvo AA2024 antes de la impresión LPBF. Los escaneos 3D comparativos obtenidos mediante Nano-CT revelan claramente que el interior de la aleación AA2024 fabricada con LPBF-sin tratar está plagado de grietas macroscópicas y poros grandes que se extienden a lo largo de la dirección de construcción, lo que da como resultado una fracción de volumen de defecto de hasta el 4,698 %. Por el contrario, tras la síntesis *in-situ* de nanobigotes de MgAlB4, las grietas internas dentro de la aleación se eliminaron por completo; sólo quedó una cantidad insignificante de diminutos poros esféricos, logrando así una densificación casi-completa del 99,991 %.
