01 מבוא נייר ייצור תוסף קשת תיל (WAAM) של סגסוגות מגנזיום בעלות נמוכה- הוגבל זמן רב בשל חוזק לא מספיק, בעיקר בשל הקושי בייצור חוטים מיוחדים עם תכולת סגסוגת גבוהה. מחקר זה מציע אסטרטגיית לייזר-דוואלית-חוטית WAAM (לייזר-DWAAM)-במקום, המייצרת בהצלחה סגסוגת מגנזיום-מתקשה מאוד-9Al-0.4Zn (AZ90) עם סגסוגת AZ90 מטהרת{2} הראשית של מגנזיום{3}. חוט עזר מאלומיניום. סגסוגת ה-AZ90 האופטימלית, לאחר טיפול יישון, השיגה עלייה של חוזק תפוקה (YS) של כ-80 MPa, והגיעה בסופו של דבר לתכונות מקיפות של YS גדול מ-או שווה ל-185 MPa, חוזק מתיחה אולטימטיבי (UTS) גדול או שווה ל-335 MPa, והתארכות (EL) הגבוהה מ-7%, או קביעת חוזק גדול מ- WA ל-7% או WA. סדרת סגסוגות מגנזיום המוכרות עד היום. מנגנון חיזוק הליבה טמון בהיווצרות של משקעי Mg17Al12 בקנה מידה רב-ב-רב--צפיפות גבוהה, במיוחד אלה עם כיוונים לא- בסיסיים (זוויות של ~35 מעלות ו-90 מעלות למישור הבסיסי), שיכולים להצמיד נקע בסיסי גבוה יותר מאשר החלקה בסיסית ביעילות גבוהה בהרבה. עבודה זו פותחת שדרה חדשה לייצור תוסף של סגסוגות מגנזיום בעלות סגסוגת גבוהה.
02 סקירת טקסט מלאה לסגסוגות מגנזיום יש חשיבות אסטרטגית משמעותית בתחום התעופה והחלל בשל הצפיפות הנמוכה והחוזק הספציפי הגבוה שלהן. טכנולוגיית WAAM, עם יעילות השקיעה הגבוהה והבטיחות המעולה שלה, נחשבת לשיטה המועדפת לייצור רכיבי סגסוגת מגנזיום גדולים ומורכבים. עם זאת, יישומי WAAM נוכחיים מתמקדים בעיקר בסגסוגות מגנזיום מסגסוגות-נמוכות כגון Mg-3Al-1Zn (AZ31), שהחוזק שלהן אינו מספיק לדרישות ביצועים גבוהות-. הגדלת תכולת האלומיניום היא דרך יעילה לשפר את החוזק, אבל לסגסוגות אלומיניום גבוהות- יש פלסטיות ירודה, מה שמקשה על ייצור חוטי ריתוך מתאימים. כדי להתגבר על צוואר הבקבוק הזה של חוטי ריתוך, מחקר זה פיתח טכניקת סגסוגת-בעזרת לייזר-כפולה-תוך{15}}תוך תיל, עוקף את האתגר של ייצור חוטי ריתוך בעלי סגסוגת גבוהה, והשיג ייצור של סגסוגת AZ90 עם הרכב המטרה באמצעות שליטה מדויקת בבריכה המותכת.
עם זאת, WAAM דו-מתכתי מתמודד עם אתגרים: הבדלים במאפיינים הפיזיקליים של חומרים שונים (כגון נקודות התכה) עלולים להוביל להעברת טיפות לא יציבה, וכתוצאה מכך לפגמים כמו אי-הומוגניות קומפוזיציית ונקבוביות. מחקר זה מציג באופן חדשני שדה אנרגיה היברידי של לייזר-, שמטרתו לייצב את העברת הטיפות, לשפר את הדינמיקה של בריכת ההיתוך כדי לקדם הומוגנית קומפוזיציה, ובו זמנית להפחית היווצרות פגמים. באמצעות ניסויים שיטתיים וניתוח מיקרו-מנגנונים, עבודה זו משיגה בהצלחה פגמים-נמוכים, הומוגנית מאוד ב-ייצור באתר של סגסוגת AZ90, ומתמקדת בהבהרת הקשר הכמותי בין המיקרו-מבנה לאחר חיזוק ההזדקנות ותכונות מכניות, תוך מתן טכנולוגיות ניהול עיקריות ובקרה. סגסוגות מגנזיום של WAAM עם ביצועים גבוהים-.
איור 3 ממחיש את ההשוואה בין מבנה המאקרו והאיכות הפנימית של שכבות שהופקדו תחת תהליכי WAAM בסיוע-בלייזר-ולא-וללא-לייזר-בעזרת תהליכי WAAM כפולים- (לייזר-DWAAM ו-Non-לייזר DWAAM). הדגימות שאינן בסיוע-לייזר- הראו בליטות ברורות בתחילת הקשת, וצילומי מיקרוסקופ אופטיים של החתך- הראו נקבוביות רבות לאורך כיוון השקיעה; לעומת זאת, לדגימות הלייזר-DWAAM היה עובי דופן אחיד וכמעט ללא נקבוביות גלויות בחתך-. הבדל זה מדגים באופן אינטואיטיבי את היתרון המשמעותי בהכנסת סינרגיה לייזר: סיוע בלייזר מייצב בצורה ניכרת את התנהגות העברת הטיפות ומשפר ביעילות את האיכות והאחידות של השקיעה, ומניח בסיס לייצור של חומרים בעלי ביצועים גבוהים.{14}
