Intrinsische Anziehung, die die Hochtemperaturleistung additiv gefertigter Aluminiumlegierungen antreibt

Die Entwicklung von additiv gefertigten (AM) Aluminiumlegierungen mit hoher Festigkeit bei hohen Temperaturen bleibt eine schwierige wissenschaftliche Aufgabe, hauptsächlich aufgrund der Koarsening der verfestigenden Ausscheidungen oberhalb von 200°C. Konventionelle Strategien für hitzebeständige Legierungsdesigns zielen darauf ab, das Ausscheidungskoarsening durch die Einbindung von langsamdiffusiven Legierungselementen zu hemmen. Solche Ansätze sind jedoch gegen thermisch bedingte Defektmobilisierung, insbesondere für Leerstellen- und Versetzungsbewegung, welche dominierende Ursachen der Schwächung bei hohen Temperaturen sind, weitgehend unwirksam. Daher zeigen die meisten AM-Aluminiumlegierungen einen raschen Festigkeitsabfall in diesem kritischen Temperaturbereich. Durch Rückentwicklung der intrinsischen Atom-Defekt-/Atom-Anziehung wenden wir eine intrinsische Anziehungs-(IA-)Strategie an, um multidimensionale Defekt-Einschlussmechanismen auszulösen. Dieser Ansatz ermöglicht: Verankerung freier Leerstellen durch Divakanzcluster; Einfangen mobiler Versetzungen durch Lösungsatmosphären und Unterdrückung der Kriechverformung; spezielle Segregation zur Bildung von Nanostrukturen an Ausscheidungsschnittstellen und -inneren zur Hemmung des Koarsenings. Die AM-hitzebeständige Aluminiumlegierung zeigt zufriedenstellende Hochtemperaturleistung mit Streckgrenzen von ~305 MPa bei 300°C, ~190 MPa bei 400°C, gekoppelt mit Kriechbeständigkeit bei 200-400°C (ε° -7/s) und ausgeprägter Verarbeitbarkeit für großformatige blattförmige Scheiben. Diese Strategie überschreitet das konventionelle empirische Paradigma durch gezielte Gestaltung der Elementsegregerungsneigungen an spezifischen Stellen und bietet einen universellen Designansatz für die Entwicklung von Aluminiumlegierungen oder anderen hochtemperaturbeständigen Strukturwerkstoffen.