01 যুগের চ্যালেঞ্জ - তাদের কম ঘনত্ব, উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি, এবং চমৎকার জারা প্রতিরোধের কারণে, অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি মহাকাশ, স্বয়ংচালিত এবং শক্তি সরঞ্জাম সেক্টরে অপরিহার্য কাঠামোগত উপকরণ হয়ে উঠেছে। যাইহোক, জটিল জ্যামিতি এবং উচ্চ-কর্মক্ষমতার জন্য আধুনিক শিল্পের চাহিদা, লাইটওয়েট উপাদানগুলি বৃদ্ধি পায়, ঐতিহ্যবাহী ঢালাই এবং মেশিনিং পদ্ধতিগুলি জটিল অভ্যন্তরীণ চ্যানেল, জালির কাঠামো এবং পাতলা-প্রাচীরের বৈশিষ্ট্যগুলি সমন্বিত উত্পাদন অংশগুলিতে মৌলিক সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হয়৷ সংযোজন উত্পাদন প্রযুক্তিগুলি-বিশেষত লেজার পাউডার বেড ফিউশন (LPBF) এবং লেজার ডাইরেক্টেড এনার্জি ডিপোজিশন (LDED)-এই উত্পাদন বাধাগুলি কাটিয়ে উঠতে বিপ্লবী পথ সরবরাহ করে৷ LPBF প্রযুক্তি একটি উচ্চ-শক্তির লেজার রশ্মি ব্যবহার করে যা বেছে বেছে আগে থেকে জমা করা পাউডার স্তরগুলিকে-গলে যায়, যার ঘনত্ব 99.5%-এর বেশি স্তরে স্তরে জটিল উপাদান তৈরি করে; সাধারণ শীতলকরণের হার 10⁶ K/s এর ক্রমে পৌঁছালে, এটি সুপারস্যাচুরেটেড কঠিন দ্রবণ এবং অতি সূক্ষ্ম{13}}দানাযুক্ত মাইক্রোস্ট্রাকচার তৈরি করতে পারে যা ভারসাম্যের দৃঢ়তা অবস্থা থেকে অনেক দূরে। ইতিমধ্যে, LDED প্রযুক্তি, সিঙ্ক্রোনাস পাউডার খাওয়ানো এবং লেজার গলানোর ব্যবহার করে, ক্ষতিগ্রস্ত অংশগুলি মেরামত এবং বড় আকারের কাঠামোগত উপাদানগুলির পাশাপাশি গঠনগতভাবে গ্রেড করা সামগ্রী তৈরিতে অনন্য সুবিধাগুলি প্রদর্শন করে৷ তা সত্ত্বেও, অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি লেজার সংযোজক উত্পাদনের সময় অভ্যন্তরীণ শারীরিক-ধাতুবিদ্যাগত চ্যালেঞ্জগুলির একটি সিরিজের সম্মুখীন হয়। ঘরের তাপমাত্রায়, অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি কাছাকাছি-ইনফ্রারেড লেজারগুলির (তরঙ্গদৈর্ঘ্য: 1070 এনএম) জন্য 90%-এর বেশি প্রতিফলন প্রদর্শন করে, যার ফলে অত্যন্ত কম শক্তি সংযোগের দক্ষতা হয় এবং একটি পুল স্থাপনের জন্য উচ্চ-শক্তি-ঘনত্বের লেজারগুলির প্রয়োজন হয়৷ অ্যালুমিনিয়াম খাদ পৃষ্ঠগুলি সহজেই একটি ঘন অক্সাইড ফিল্ম (Al₂O₃) গঠন করে যার গলনাঙ্ক 2072 ডিগ্রি -অ্যালুমিনিয়াম ম্যাট্রিক্সের 660 ডিগ্রি গলনাঙ্কের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি; এই অক্সাইড ফিল্মের টুকরোগুলি প্রায়ই গলিত পুলের মধ্যে সম্পূর্ণরূপে গলতে ব্যর্থ হয়, প্রায়শই ফাটল এবং -ফিউশন ত্রুটিগুলির-অভাবে সূচনাস্থল হিসাবে কাজ করে। আরও সমালোচনামূলকভাবে, তরল অ্যালুমিনিয়ামে হাইড্রোজেনের দ্রবণীয়তা (প্রায়. 0.7 cm³/100g) কঠিন অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় অনেক বেশি (প্রায়. 0.04 cm³/100g); দ্রুত দৃঢ়ীকরণের সময়, সুপারস্যাচুরেটেড হাইড্রোজেন পরমাণু সময়মতো বিচ্ছুরিত হতে পারে না এবং এর পরিবর্তে কঠিন-তরল ইন্টারফেসে জমা হয়ে বুদ্বুদ নিউক্লিয়াস তৈরি করে, শেষ পর্যন্ত দৃঢ় মাইক্রোস্ট্রাকচারের মধ্যে কয়েক থেকে কয়েক দশ মাইক্রোমিটার ব্যাসের ধাতব ছিদ্রগুলি পিছনে ফেলে। এদিকে, বিস্তৃত দৃঢ়ীকরণ তাপমাত্রা পরিসীমা (যেমন, Al7075-এর জন্য 150 ডিগ্রির বেশি) এবং অ্যালুমিনিয়াম ধাতুগুলির উল্লেখযোগ্য দৃঢ়ীকরণ সংকোচন (প্রায় 6%) তাদের দৃঢ়ীকরণ সংকোচনের ছিদ্রতা এবং গরম ক্র্যাকিংয়ের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল করে তোলে যখন গলিত পুল দৃঢ়ীকরণের চূড়ান্ত পর্যায়ে ফিডিং চ্যানেলগুলি বন্ধ হয়ে যায়; এই সমস্যাগুলি উচ্চ-শক্তির 2xxx এবং 7xxx সিরিজের অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির LPBF প্রক্রিয়াকরণে মূল চ্যালেঞ্জগুলি উপস্থাপন করে। চরম তাপীয় সাইক্লিং বৈশিষ্ট্য লেজার সংযোজক উত্পাদনের অন্তর্নিহিত-স্থানীয় গলিত পুলের তাপমাত্রা 2000 ডিগ্রির বেশি এবং আশেপাশের পাউডার এবং সাবস্ট্রেট তাপমাত্রার সাথে ঘরের তাপমাত্রা থেকে 200 ডিগ্রি পর্যন্ত তাপমাত্রা জড়িত, যার ফলে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টগুলি 10⁶ K/m এর মধ্যে জটিল স্ট্রেসের মধ্যে 10⁶ K/m{5} জেন কমপ্লেক্স স্ট্রেসের মধ্যে থাকে উপাদান; যদি অনিয়ন্ত্রিত রাখা হয়, তাহলে এই চাপগুলি ওয়ারিং, বিকৃতি বা এমনকি ইন্টারলেয়ার ফাটল হতে পারে।
02 কম্পোজিশন ডিজাইন - কম্পোজিশন ডিজাইনের স্তরে, ঐতিহ্যগতভাবে ঢালাই এবং ফরজিংয়ের জন্য ব্যবহৃত অ্যালয় সিস্টেমগুলি প্রায়শই সংযোজন তৈরির জন্য অনুপযুক্ত। উদাহরণ হিসেবে AlSi10Mg খাদকে নিলে, এর কাছাকাছি-ইউটেটিক কম্পোজিশন ঢালাইয়ের সময় চমৎকার তরলতা প্রদান করে; যাইহোক, LPBF এর দ্রুত দৃঢ় অবস্থার অধীনে, মোটা ইউটেটিক সিলিকন ফেজ নেটওয়ার্ক স্ট্রেস ঘনত্বের উত্স হিসাবে কাজ করে। অধিকন্তু, 300 ডিগ্রীতে খাদটির প্রসার্য শক্তি তার ঘরের প্রায় 10% হয়ে যায়-তাপমাত্রার শক্তি-একটি ঘটনা যা উচ্চ তাপমাত্রায় ইউটেটিক মাইক্রোস্ট্রাকচারের দ্রুত মোটা ও দ্রবীভূত হওয়ার জন্য দায়ী। ফলস্বরূপ, অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিংয়ের বৈশিষ্ট্য অনুসারে বিশেষায়িত অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় কম্পোজিশন সিস্টেমগুলি বিকাশ করা এই ক্ষেত্রে একটি মূল গবেষণা ফোকাস হয়ে উঠেছে।
চংকিং ইনস্টিটিউট অফ গ্রিন অ্যান্ড ইন্টেলিজেন্ট টেকনোলজির গবেষণা, চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস, প্রকাশ করে যে Al-Mg অ্যালয় এর সাথে Sc (0.2–0.4 wt%) এবং Zr (0.1–0.3 wt%) এর ট্রেস পরিমাণ যোগ করলে ন্যানোস্কেল প্রাথমিক Al₃ (L₃S) ধাপের সাথে ন্যানোস্কেলের *সিটু* গঠন সম্ভব হয়। লেজার পাউডার বেড ফিউশন (LPBF) এর দ্রুত দৃঢ়করণ প্রক্রিয়া। এই পর্যায়গুলি -আল ম্যাট্রিক্সের সাথে অত্যন্ত কম জালির অমিল (প্রায় 1.3%) প্রদর্শন করে এবং অত্যন্ত দক্ষ ভিন্ন ভিন্ন নিউক্লিয়েশন সাইট হিসাবে কাজ করে, দশ মাইক্রোমিটার থেকে সাব-মাইক্রোমিটার স্কেলে শস্যের আকার পরিমার্জন করে। সমীক্ষাটি নির্দেশ করে যে হিসাবে-বিল্ট আল-Mg-Mn-Sc{{15}Zr খাদ একটি বৈশিষ্ট্যযুক্ত বিমোডাল শস্য কাঠামো প্রদর্শন করে: সূক্ষ্ম ইকুইক্সড শস্যের একটি অঞ্চল (গড় আকার ~1.04 μm), গলে যাওয়া অঞ্চলে (গলে যাওয়া অঞ্চলে এবং গলিত আকারে 1.04 μm) ~2.11 μm) গলে যাওয়া পুল কেন্দ্রে বিল্ড দিক বরাবর বৃদ্ধি পায়। এই ভিন্নধর্মী শস্য কাঠামোটি গলিত পুলের মধ্যে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং নিউক্লিয়েশন ঘনত্বের স্থানিক তারতম্য থেকে উদ্ভূত হয়; প্রান্তগুলি উচ্চ তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট এবং প্রাথমিক Al₃(Sc,Zr) পর্যায়গুলির একটি সমৃদ্ধি বৈশিষ্ট্যযুক্ত, যা ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়েশনকে উন্নীত করে, যেখানে কেন্দ্রটি একটি শক্তিশালী দিকনির্দেশক তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা চিহ্নিত যা সর্বাধিক তাপ অপচয়ের দিক বরাবর এপিটাক্সিয়াল স্ফটিক বৃদ্ধির পক্ষে। উল্লেখযোগ্যভাবে, যদিও Sc ব্যয়বহুল (প্রায় $3,000/কেজি), Zr তুলনামূলকভাবে সস্তা (প্রায় $30/কেজি); এই উপাদানগুলির সম্মিলিত সংযোজন একটি Al₃Sc-কোর/Al₃Zr-শেল কাঠামো তৈরি করে যা কেবল শক্তিশালীকরণের ধাপগুলির তাপীয় স্থিতিশীলতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়ায় না কিন্তু কার্যকরভাবে খাদ খরচও কমায়৷ ইতিমধ্যে, সাংহাই জিয়াও টং ইউনিভার্সিটির একটি দল বিকৃতকরণযোগ্য-রূপান্তরযোগ্য ইউটেটিক ন্যানোস্ক্যাফোল্ডের উপর ভিত্তি করে একটি উদ্ভাবনী নকশা কৌশল প্রস্তাব করেছে। তারা L1₂-গঠিত Al₃Er ফেজ-এর গঠনকে কাজে লাগিয়ে মডেল অ্যালয় হিসেবে একটি কাছাকাছি-ইউটেটিক আল-Er সিস্টেম (12.7 wt% Er) নির্বাচন করেছে যা শুধুমাত্র 3 উচ্চ যমজ ক্ষমতা। LPBF প্রিন্টিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, Al₃Er একটি অবিচ্ছিন্ন 3D ন্যানো-কঙ্কালের আকারে প্রায় 10.3% ভলিউম ভগ্নাংশের সাথে অবক্ষয় করে; এই কঙ্কালটি শুধুমাত্র 1300 MPa-এর বেশি উচ্চ চাপ সহ্য করে না বরং বিকৃতির যুগল এবং 9R দীর্ঘ-পিরিয়ড স্ট্যাকিং অর্ডারযুক্ত কাঠামো গঠনের মাধ্যমে বিকৃতির সময় প্লাস্টিকের বাসস্থানের সুবিধা দেয়, যার ফলে মৌলিকভাবে প্রচলিত দৃষ্টিভঙ্গি উল্টে যায় যে ইউটেটিক কঙ্কালগুলি অভ্যন্তরীণ। যেমন-মুদ্রিত আল-Er-Mg অ্যালয় (RAE700) 632 MPa এর ফলন শক্তি প্রদর্শন করে, যা 7-10% এর প্রসারণ বজায় রেখে সরাসরি বার্ধক্যের পরে 707 MPa-তে বৃদ্ধি পায়, যার ফলে একটি বিস্তৃত প্রফাইল পূর্ববর্তী সমস্ত পারফরম্যান্স{5} রিপোর্ট করা হয়েছে{5} অ্যালুমিনিয়াম খাদ। উপরন্তু, নাগোয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একটি গবেষণা দল একটি আল-Fe-Mn-Ti অ্যালয় সিরিজ তৈরি করেছে যা একটি "এলিমেন্ট পার্টিশনিং কন্ট্রোল" কৌশলের উপর ভিত্তি করে; Cu এবং Mn যোগ করে Al₆Fe ফেজকে স্থিতিশীল করতে এবং এটিকে একটি উপকারী শক্তিশালীকরণ পর্যায়ে রূপান্তরিত করে-একসাথে Ti প্রবর্তন করে যেটি পার্টিশনকে শক্ত ফেজে পরিণত করে শস্যকে প্রায় 2.3 μm পর্যন্ত পরিমার্জন করে-খাদটি একটি রুম এবং টেম্পারেচারের শক্তি অর্জন করে 14-17% এর প্রসারণ, 300 ডিগ্রিতে 100 ঘন্টা তাপীয় এক্সপোজারের পরে কার্যত অপরিবর্তিত বৈশিষ্ট্য সহ।
