01 Makale Giriş Düşük-maliyetli magnezyum alaşımlarının tel ark katkılı üretimi (WAAM), esasen yüksek alaşım içeriğine sahip özel tellerin üretilmesindeki zorluktan dolayı uzun süredir yetersiz güç nedeniyle sınırlandırılmıştır. Bu çalışma, AZ31 magnezyum-bazlı ana teli saf alüminyum yardımcı tel ile birleştirerek yüksek düzeyde yaşlanabilecek-sertleştirilebilir Mg-9Al-0,4Zn (AZ90) alaşımını başarılı bir şekilde üreten, lazer-destekli çift-tel WAAM (lazer-DWAAM) yerinde alaşımlama stratejisi önermektedir. Optimize edilmiş AZ90 alaşımı, yaşlandırma işleminden sonra yaklaşık 80 MPa'lık bir akma mukavemeti (YS) artışı elde ederek sonuçta 185 MPa'dan büyük veya eşit, nihai gerilme mukavemeti (UTS) 335 MPa'dan büyük veya eşit ve uzama (EL) %7'den büyük veya eşit olan kapsamlı YS özelliklerine ulaşarak bugüne kadar bilinen WAAM AZ serisi magnezyum alaşımları için en yüksek mukavemet rekorunu kırdı. Çekirdek güçlendirme mekanizması, yüksek-yoğunluklu, çok-ölçekli -Mg17Al12 çökeltilerinin, özellikle de bazal çökeltilerden çok daha yüksek bir verimlilikle bazal dislokasyon kaymasını sabitleyebilen bazal olmayan yönlendirmelere (bazal düzleme ~35 derece ve 90 derecelik açılar) sahip olanların oluşumunda yatmaktadır. Bu çalışma, yüksek alaşım içerikli magnezyum alaşımlarının katmanlı üretimi için yeni bir yol açıyor.
02 Tam Metin Genel Bakış Magnezyum alaşımları, düşük yoğunlukları ve yüksek özgül dayanımları nedeniyle havacılık ve uzay sektöründe önemli bir stratejik öneme sahiptir. WAAM teknolojisi, yüksek biriktirme verimliliği ve mükemmel güvenliğiyle, büyük ve karmaşık magnezyum alaşımlı bileşenlerin üretiminde tercih edilen yöntem olarak kabul edilir. Ancak mevcut WAAM uygulamaları esas olarak, gücü yüksek performans gereksinimleri için yetersiz olan Mg-3Al-1Zn (AZ31) gibi düşük-alaşımlı magnezyum alaşımlarına odaklanır. Alüminyum içeriğini artırmak, mukavemeti artırmanın etkili bir yoludur, ancak yüksek{12}}alüminyum alaşımlarının plastikliği zayıf olduğundan kaliteli kaynak telleri üretilmesini zorlaştırır. Bu kaynak teli darboğazının üstesinden gelmek için, bu çalışma, yüksek alaşımlı kaynak telleri üretme zorluğunu atlayarak, lazer-destekli çift-tel birlikte eritme yerinde alaşımlama tekniğini geliştirdi ve erimiş havuzun hassas kontrolü yoluyla hedef bileşime sahip AZ90 alaşımının üretimini başardı.
Bununla birlikte, bimetalik WAAM zorluklarla karşı karşıyadır: farklı malzemelerin fiziksel özelliklerindeki farklılıklar (erime noktaları gibi), dengesiz damlacık transferine yol açabilir ve bu da bileşimsel homojensizlik ve gözeneklilik gibi kusurlara neden olabilir. Bu çalışma, damlacık transferini stabilize etmeyi, bileşimsel homojenleştirmeyi teşvik etmek için erime havuzu dinamiklerini geliştirmeyi ve aynı zamanda kusur oluşumunu azaltmayı amaçlayan bir lazer-ark hibrit enerji alanını yenilikçi bir şekilde tanıtmaktadır. Sistematik deneyler ve mikro-mekanizma analizi yoluyla bu çalışma, AZ90 alaşımının düşük-kusurlu, son derece homojenleştirilmiş yerinde-üretimini başarılı bir şekilde gerçekleştirir ve yaşlandırma güçlendirmesinden sonra mikro yapı ile mekanik özellikler arasındaki niceliksel ilişkiyi açıklamaya odaklanarak yüksek-performanslı WAAM magnezyum alaşımlarının kontrol edilebilir üretimi için temel teknolojiler ve teorik rehberlik sağlar.
Şekil 3, lazer-destekli ve-lazer-olmayan çift-kablolu WAAM işlemleri (Lazer-DWAAM ve Lazer-olmayan DWAAM) altında biriktirilen katmanların makroyapısının ve iç kalitesinin karşılaştırmasını göstermektedir. -Lazer{-destekli olmayan numuneler yayın başlangıcında bariz çıkıntılar sergiledi ve kesitin optik mikrografları, birikme yönü boyunca çok sayıda gözenek gösterdi; aksine, Lazer-DWAAM örneklerinin duvar kalınlığı eşitti ve kesitte neredeyse hiç görünür gözenek yoktu. Bu fark, lazer sinerjisini devreye sokmanın önemli avantajını sezgisel olarak ortaya koyuyor: Lazer yardımı, damlacık aktarım davranışını önemli ölçüde dengeler ve biriktirmenin kalitesini ve tek biçimliliğini etkili bir şekilde geliştirerek yüksek performanslı malzemelerin üretimi için bir temel oluşturur.
