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पेपर अवलोकन
लेज़र पाउडर बेड फ़्यूज़न (एलपीबीएफ) के माध्यम से हल्के, उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का निर्माण लंबे समय से उच्च शक्ति प्राप्त करने के लिए स्कैंडियम और ज़िरकोनियम जैसे महंगे मिश्र धातु तत्वों {{1} पर बहुत अधिक निर्भर रहा है; इस निर्भरता ने उनके व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग को गंभीर रूप से बाधित किया है। यद्यपि कम लागत वाले कणों (उदाहरण के लिए, TiB2, TiC) को जोड़ने से, कुछ हद तक, अनाज संरचनाओं को परिष्कृत किया जा सकता है और ताकत बढ़ाई जा सकती है, बहिर्जात कणों को शामिल करने की इस रणनीति को अक्सर कण समूहन, गैर-समान फैलाव और खराब इंटरफेशियल बॉन्डिंग जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप सूक्ष्म संरचनात्मक असमानता और समझौता यांत्रिक गुण होते हैं। इस मुद्दे को संबोधित करने के लिए, वर्तमान अध्ययन एक नवीन रणनीति का प्रस्ताव करता है जो महंगे तत्वों की आवश्यकता को समाप्त करता है। एलपीबीएफ प्रक्रिया में निहित अत्यधिक तापमान प्रवणताओं और लेजर प्रेरित रिकॉइल दबावों का लाभ उठाकर, शोधकर्ताओं ने AA2024 एल्यूमीनियम मिश्र धातु मैट्रिक्स के भीतर घने और समान रूप से फैले हुए MgAlB4 नैनोव्हिस्कर्स के *इन-सीटू* संश्लेषण को प्राप्त किया। इस पेपर का लक्ष्य जमने वाली दरारें और सरंध्रता को खत्म करना है, जिससे एक {{19}आयामी नैनोव्हिस्कर की *इन-सीटू* पीढ़ी के माध्यम से लगभग पूर्ण घनत्व प्राप्त करना है। इसके अलावा, इन मूंछों के उच्च पहलू अनुपात और मजबूत इंटरफेशियल बॉन्डिंग का लाभ उठाकर, अध्ययन मिश्र धातु की ताकत और लचीलापन दोनों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने का प्रयास करता है, जिससे एल्यूमीनियम मिश्र धातु योज्य विनिर्माण के क्षेत्र में प्रदर्शन और लागत के बीच लंबे समय से चले आ रहे व्यापार की बाधा को दूर किया जा सके।
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पूर्ण पाठ अवलोकन
लेजर पाउडर बेड फ्यूजन (एलपीबीएफ) के माध्यम से निर्मित वाणिज्यिक उच्च शक्ति वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में आम तौर पर पाए जाने वाले मोटे स्तंभ के दाने, गंभीर गर्म क्रैकिंग और उच्च सरंध्रता जैसे अंतर्निहित दोषों को संबोधित करते हुए, यह अध्ययन व्हिस्कर प्रबलित एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के *इन-सीटू* संश्लेषण के लिए एक नया मार्ग प्रस्तावित करता है। AA2024 पाउडर में अनाकार बोरॉन पाउडर की थोड़ी मात्रा को शामिल करके, और एलपीबीएफ प्रक्रिया की विशेषता वाले तीव्र शीतलन दर और उच्च पिघल {7}पूल रीकॉइल दबाव (40 एमपीए तक) का लाभ उठाकर, केवल 5-15 एनएम के व्यास और 20 से अधिक पहलू अनुपात वाले MgAlB4 नैनोव्हिस्कर्स को सफलतापूर्वक संश्लेषित किया गया। *एल्युमीनियम मैट्रिक्स के भीतर*-स्थिति में। विषम न्यूक्लियेशन साइटों के रूप में कार्य करते हुए, इन समान रूप से फैली हुई एक - आयामी मूंछों ने अनाज आकृति विज्ञान में परिवर्तन को प्रेरित किया: मोटे स्तंभ के आकार के अनाज से दसियों माइक्रोमीटर चौड़ाई में लगभग 1.3 से 1.5 माइक्रोमीटर के औसत आकार के साथ अल्ट्राफाइन इक्विएक्सड अनाज तक। इस परिवर्तन ने जमने वाली दरारों को पूरी तरह से समाप्त कर दिया, जिसके परिणामस्वरूप मिश्र धातु का घनत्व 99.991% हो गया। अंतर्निहित यांत्रिक तंत्र के संबंध में, मूंछों द्वारा बनाई गई अर्ध-निरंतर नेटवर्क संरचना ने न केवल अव्यवस्थाओं के भंडारण और प्रसार की सुविधा प्रदान की, बल्कि अव्यवस्थाओं को उनकी अक्षों के लंबवत दिशा में मूंछों को बायपास करने में भी सक्षम बनाया, जिससे तनाव सांद्रता को प्रभावी ढंग से कम किया जा सके। प्रायोगिक परिणाम दर्शाते हैं कि मिश्र धातु लगभग 610 एमपीए की अंतिम तन्यता ताकत (यूटीएस) और 8.0% की एक समान बढ़ाव प्राप्त करती है; इसके अलावा, यह 150 डिग्री से 250 डिग्री की सीमा के भीतर असाधारण उच्च तापमान थर्मोमैकेनिकल गुण प्रदर्शित करता है। यह अध्ययन एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से कम लागत, उच्च प्रदर्शन वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के विकास के लिए एक आशाजनक और स्केलेबल समाधान प्रदान करता है।
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**दृश्य विश्लेषण**
चित्र 1 MgAlB4w/AA2024 कंपोजिट की निर्माण प्रक्रिया और इसके आंतरिक दोषों के सटीक लक्षण वर्णन को दर्शाता है। अध्ययन में एलपीबीएफ प्रिंटिंग से पहले AA2024 पाउडर कणों की सतह पर अनाकार बोरान पाउडर को समान रूप से कोट करने के लिए तीन आयामी यांत्रिक फैलाव विधि का इस्तेमाल किया गया। नैनो के माध्यम से प्राप्त तुलनात्मक 3डी स्कैन से स्पष्ट रूप से पता चलता है कि अनुपचारित, एलपीबीएफ - निर्मित एए2024 मिश्र धातु का आंतरिक भाग मैक्रोस्कोपिक दरारों और निर्माण दिशा में फैले बड़े छिद्रों से भरा हुआ है, जिसके परिणामस्वरूप दोष मात्रा अंश 4.698% तक बढ़ जाता है। इसके विपरीत, MgAlB4 नैनोव्हिस्कर्स के *इन-सीटू* संश्लेषण के बाद, मिश्र धातु के भीतर की आंतरिक दरारें पूरी तरह से समाप्त हो गईं; केवल सूक्ष्म गोलाकार छिद्रों की नगण्य मात्रा ही बची रही, जिससे लगभग 99.991% पूर्ण घनत्व प्राप्त हुआ।
