01 Articolo Introduzione La produzione additiva ad arco di filo (WAAM) di leghe di magnesio a basso-costo è stata a lungo limitata da una resistenza insufficiente, principalmente a causa della difficoltà di produrre fili specializzati con un elevato contenuto di leghe. Questo studio propone una strategia di lega in-situ a doppio-filo WAAM (laser{5}}DWAAM) assistita da laser, che produce con successo una lega di Mg-9Al-0,4Zn (AZ90) altamente induribile all'invecchiamento fondendo il filo principale a base di magnesio AZ31-con un filo ausiliario di alluminio puro. La lega AZ90 ottimizzata, dopo il trattamento di invecchiamento, ha ottenuto un aumento del carico di snervamento (YS) di circa 80 MPa, raggiungendo infine proprietà complete di YS maggiore o uguale a 185 MPa, carico di rottura (UTS) maggiore o uguale a 335 MPa e allungamento (EL) maggiore o uguale al 7%, stabilendo il record di resistenza più alto per le leghe di magnesio della serie WAAM AZ finora conosciute. Il meccanismo di rafforzamento del nucleo risiede nella formazione di precipitati di -Mg17Al12 ad alta densità su più{25}}scala, in particolare quelli con orientamenti non-basali (angoli di ~35 gradi e 90 gradi rispetto al piano basale), che possono bloccare lo scivolamento della dislocazione basale con un'efficienza molto superiore a quella dei precipitati basali. Questo lavoro apre una nuova strada per la produzione additiva di leghe di magnesio ad alto contenuto di leghe.
02 Panoramica del testo completo Le leghe di magnesio rivestono un'importanza strategica significativa nel settore aerospaziale grazie alla loro bassa densità e all'elevata resistenza specifica. La tecnologia WAAM, con la sua elevata efficienza di deposizione e l'eccellente sicurezza, è considerata il metodo preferito per la produzione di componenti grandi e complessi in lega di magnesio. Tuttavia, le attuali applicazioni WAAM si concentrano principalmente su leghe di magnesio a bassa-lega come Mg-3Al-1Zn (AZ31), la cui resistenza è insufficiente per i requisiti di alte-prestazioni. Aumentare il contenuto di alluminio è un modo efficace per aumentare la resistenza, ma le leghe ad alto-alluminio hanno una scarsa plasticità, rendendo difficile la produzione di fili per saldatura qualificati. Per superare questo collo di bottiglia del filo di saldatura, questo studio ha sviluppato una tecnica di lega in situ con fusione a doppio filo assistita da laser-co-, superando la sfida di produrre fili di saldatura altolegati e ottenendo la produzione della lega AZ90 con la composizione target attraverso il controllo preciso del bagno di fusione.
Tuttavia, il WAAM bimetallico deve affrontare delle sfide: le differenze nelle proprietà fisiche di diversi materiali (come i punti di fusione) possono portare a un trasferimento instabile di goccioline, con conseguenti difetti come disomogeneità compositiva e porosità. Questo studio introduce in modo innovativo un campo energetico ibrido laser-arco, con l'obiettivo di stabilizzare il trasferimento di goccioline, migliorare la dinamica del pool di fusione per promuovere l'omogeneizzazione compositiva e contemporaneamente mitigare la formazione di difetti. Attraverso esperimenti sistematici e analisi di micro-meccanismi, questo lavoro consente di ottenere con successo una produzione in-situ a basso-difetti e altamente omogeneizzata della lega AZ90 e si concentra sulla delucidazione della relazione quantitativa tra la microstruttura dopo il rafforzamento dell'invecchiamento e le proprietà meccaniche, fornendo tecnologie chiave e indicazioni teoriche per la produzione controllabile di leghe di magnesio WAAM ad alte-prestazioni.
La Figura 3 illustra il confronto tra la macrostruttura e la qualità interna degli strati depositati nei processi WAAM a doppio filo-laser-assistiti e non-laser-assistiti (Laser-DWAAM e Non-laser DWAAM). I campioni non assistiti da-laser-mostravano evidenti sporgenze all'inizio dell'arco e le micrografie ottiche della sezione trasversale-mostravano numerosi pori lungo la direzione di deposizione; al contrario, i campioni Laser-DWAAM avevano uno spessore di parete uniforme e quasi nessun poro visibile nella sezione trasversale. Questa differenza dimostra intuitivamente il vantaggio significativo derivante dall'introduzione della sinergia laser: l'assistenza laser stabilizza notevolmente il comportamento di trasferimento delle goccioline e migliora efficacemente la qualità e l'uniformità della deposizione, gettando le basi per la fabbricazione di materiali ad alte-prestazioni.
