01 زمانے کے چیلنجز - اپنی کم کثافت، اعلی مخصوص طاقت، اور بہترین سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے، ایلومینیم مرکبات ایرو اسپیس، آٹوموٹو، اور توانائی کے آلات کے شعبوں میں ناگزیر ساختی مواد بن چکے ہیں۔ تاہم، جیسا کہ پیچیدہ جیومیٹریوں اور اعلی-کارکردگی کے لیے جدید صنعت کی مانگ، ہلکے وزن والے اجزاء میں اضافہ ہوتا ہے، روایتی کاسٹنگ اور مشینی طریقوں کو پیچیدہ اندرونی چینلز، جالیوں کے ڈھانچے، اور پتلی-دیواروں والی خصوصیات والے پرزوں کی تیاری میں بنیادی حدود کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ اضافی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز-خاص طور پر لیزر پاؤڈر بیڈ فیوژن (LPBF) اور لیزر ڈائریکٹڈ انرجی ڈیپوزیشن (LDED)-ان مینوفیکچرنگ رکاوٹوں پر قابو پانے کے لیے انقلابی راستے پیش کرتی ہیں۔ LPBF ٹیکنالوجی نے پہلے سے جمع پاؤڈر کی تہوں کو منتخب طور پر پگھلانے کے لیے ایک اعلی-انرجی لیزر بیم کا استعمال کیا ہے، جس کی کثافت 99.5% سے زیادہ پرت کے ساتھ پیچیدہ اجزاء کی تعمیر ہے۔ عام ٹھنڈک کی شرح 10⁶ K/s کے آرڈر تک پہنچنے کے ساتھ، یہ سپر سیچوریٹڈ ٹھوس محلول اور انتہائی باریک-دانے دار مائیکرو سٹرکچرز پیدا کر سکتا ہے جو متوازن حالتوں سے بہت دور ہیں۔ دریں اثنا، ایل ڈی ای ڈی ٹیکنالوجی، سنکرونس پاؤڈر فیڈنگ اور لیزر پگھلنے کا استعمال کرتے ہوئے، خراب شدہ حصوں کی مرمت اور بڑے پیمانے پر ساختی اجزاء کے ساتھ ساتھ ساختی درجہ بندی والے مواد کی تیاری میں منفرد فوائد کا مظاہرہ کرتی ہے۔ اس کے باوجود، ایلومینیم مرکبات لیزر اضافی مینوفیکچرنگ کے دوران اندرونی جسمانی-میٹلرجیکل چیلنجوں کا سامنا کرتے ہیں۔ کمرے کے درجہ حرارت پر، ایلومینیم کے مرکب تقریباً-انفراریڈ لیزرز (طول موج: 1070 nm) کے لیے 90% سے زیادہ عکاسی کا مظاہرہ کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں انتہائی کم توانائی کے جوڑے کی کارکردگی ہوتی ہے اور پول سٹی کو قائم کرنے کے لیے اعلی-طاقت-کثافت لیزرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایلومینیم کے مرکب کی سطحیں آسانی سے ایک گھنے آکسائیڈ فلم (Al₂O₃) بناتی ہیں جس کا پگھلنے کا نقطہ 2072 ڈگری - ایلومینیم میٹرکس کے 660 ڈگری پگھلنے کے نقطہ سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ اس آکسائیڈ فلم کے ٹکڑے اکثر پگھلنے والے تالاب کے اندر مکمل طور پر پگھلنے میں ناکام رہتے ہیں، اکثر دراڑیں اور فیوژن خرابیوں کی-کمی کے لیے ابتدائی جگہ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ اس سے بھی زیادہ اہم بات یہ ہے کہ مائع ایلومینیم میں ہائیڈروجن کی حل پذیری (تقریباً. 0.7 cm³/100g) ٹھوس ایلومینیم (تقریبا. 0.04 cm³/100g) سے کہیں زیادہ ہے۔ تیزی سے ٹھوس ہونے کے دوران، سپر سیچوریٹڈ ہائیڈروجن ایٹم وقت کے ساتھ پھیل نہیں سکتے اور اس کی بجائے ٹھوس-مائع انٹرفیس پر جمع ہو کر بلبلا مرکزہ بناتے ہیں، بالآخر ٹھوس مائیکرو سٹرکچر کے اندر چند سے لے کر دسیوں مائکرو میٹر قطر کے میٹالرجیکل سوراخوں کو پیچھے چھوڑ دیتے ہیں۔ دریں اثنا، ٹھوس درجہ حرارت کی وسیع رینج (مثال کے طور پر، Al7075 کے لیے 150 ڈگری سے زیادہ) اور ایلومینیم مرکبات کا اہم ٹھوس سکڑنا (تقریباً 6%) انہیں ٹھوس پن کے سکڑنے اور گرم کریکنگ کے لیے انتہائی حساس بناتا ہے جب ایک بار پگھلنے والے تالاب کے آخری مراحل کے دوران فیڈنگ چینلز بند ہو جاتے ہیں۔ یہ مسائل ایل پی بی ایف پروسیسنگ میں اعلی-طاقت کے 2xxx اور 7xxx سیریز کے ایلومینیم مرکبات میں بنیادی چیلنجوں کی نمائندگی کرتے ہیں۔ انتہائی تھرمل سائیکلنگ کی خصوصیات جو لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ میں شامل ہیں-جن میں مقامی پگھلنے والے پول کا درجہ حرارت 2000 ڈگری سے زیادہ ہوتا ہے اور اس کے ساتھ ساتھ ارد گرد کے پاؤڈر اور سبسٹریٹ کا درجہ حرارت کمرے کے درجہ حرارت سے لے کر 200 ڈگری تک ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت کا درجہ حرارت 10⁶ K/m کے اندر 10⁶ K/m تک زیادہ ہوتا ہے۔ جزو اگر اسے بے قابو چھوڑ دیا جائے تو یہ تناؤ وارپنگ، اخترتی، یا یہاں تک کہ انٹر لیئر کریکنگ کا باعث بن سکتا ہے۔
02 کمپوزیشن ڈیزائن - کمپوزیشن ڈیزائن کی سطح پر، الائے سسٹم جو روایتی طور پر کاسٹنگ اور فورجنگ کے لیے استعمال ہوتے ہیں وہ اکثر اضافی مینوفیکچرنگ کے لیے غیر موزوں ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر AlSi10Mg الائے کو لے کر، اس کے قریب - eutectic مرکب کاسٹنگ کے دوران بہترین روانی فراہم کرتا ہے۔ تاہم، LPBF کی تیزی سے مضبوطی کے حالات کے تحت، موٹے eutectic سلکان فیز نیٹ ورک تناؤ کے ارتکاز کے ایک ذریعہ کے طور پر کام کرتا ہے۔ مزید برآں، 300 ڈگری پر کھوٹ کی تناؤ کی طاقت اس کے کمرے کے تقریباً 10% تک گر جاتی ہے-درجہ حرارت کی طاقت-ایک ایسا رجحان جو اعلی درجہ حرارت پر eutectic مائیکرو اسٹرکچر کی تیزی سے کھردری اور تحلیل سے منسوب ہے۔ اس کے نتیجے میں، اضافی مینوفیکچرنگ کی خصوصیات کے مطابق خصوصی ایلومینیم کھوٹ کمپوزیشن سسٹم تیار کرنا اس شعبے میں تحقیق کا ایک اہم مرکز بن گیا ہے۔
Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology، چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ Al-Mg مرکب میں Sc (0.2–0.4 wt%) اور Zr (0.1–0.3 wt%) کی ٹریس مقدار کو شامل کرنے سے نانوسکل پرائمری Al₃ (L₃S) کے مرحلے کے دوران نانوسکل پرائمری Al₃ (L₃) کے ساتھ ساخت کی *صورتحال* کی تشکیل ممکن ہوتی ہے۔ لیزر پاؤڈر بیڈ فیوژن (LPBF) کی تیز رفتار استحکام کا عمل۔ یہ مراحل -ال میٹرکس کے ساتھ انتہائی کم جالیوں کی مماثلت (تقریباً 1.3%) کو ظاہر کرتے ہیں اور انتہائی موثر متضاد نیوکلیشن سائٹس کے طور پر کام کرتے ہیں، دسیوں مائیکرو میٹر سے لے کر ذیلی-مائکرو میٹر پیمانے تک اناج کے سائز کو بہتر کرتے ہیں۔ مطالعہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ جیسا کہ-بنایا گیا Al-Mg-Mn-Sc{{15}Zr مصر ایک خصوصیت والے بیموڈل اناج کا ڈھانچہ دکھاتا ہے: باریک مساوی اناج کا ایک خطہ (اوسط سائز ~1.04 μm) پر پگھلنے والے خطہ اور پگھلنے والے خطوں میں ~2.11 μm) پگھلنے والے پول کے مرکز میں تعمیر کی سمت کے ساتھ بڑھ رہا ہے۔ یہ متفاوت اناج کا ڈھانچہ پگھلنے والے تالاب کے اندر درجہ حرارت کے میلان اور نیوکلیشن کثافت میں مقامی تغیرات سے پیدا ہوتا ہے۔ کناروں میں اعلی درجہ حرارت کے میلان اور بنیادی Al₃(Sc,Zr) مراحل کی افزودگی ہے، جو کہ متضاد نیوکلیشن کو فروغ دیتے ہیں، جب کہ مرکز کی خصوصیت ایک مضبوط سمت والے درجہ حرارت کے میلان سے ہوتی ہے جو زیادہ سے زیادہ گرمی کی کھپت کی سمت کے ساتھ اپیٹیکسیل کرسٹل کی ترقی کے حق میں ہے۔ خاص طور پر، جبکہ Sc مہنگا ہے (تقریباً $3,000/kg)، Zr نسبتاً سستا ہے (تقریباً $30/kg)؛ ان عناصر کے مشترکہ اضافے سے ایک Al₃Sc-core/Al₃Zr-شیل ڈھانچہ بنتا ہے جو نہ صرف مضبوطی کے مراحل کے تھرمل استحکام کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے بلکہ مرکب کی قیمتوں کو بھی مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے۔ دریں اثنا، شنگھائی جیاؤ ٹونگ یونیورسٹی کی ایک ٹیم نے ایک اختراعی ڈیزائن کی حکمت عملی کی تجویز پیش کی ہے جس کی بنیاد ایک قابل بدلنے والا-تبدیلی ایوٹیکٹک نانوسکافولڈ ہے۔ انہوں نے L1₂-Structureed Al₃Er فیز-کی تشکیل کو استعمال کرتے ہوئے ماڈل الائے کے طور پر ایک قریب-eutectic Al-Er سسٹم (12.7 wt% Er) کو منتخب کیا جو کہ صرف 3 اعلی جڑواں صلاحیت. LPBF پرنٹنگ کے عمل کے دوران، Al₃Er ایک مسلسل 3D نینو-کنکال کی شکل میں تقریباً 10.3% کے حجم کے حصے کے ساتھ تیز ہوتا ہے۔ یہ کنکال نہ صرف 1300 MPa سے زیادہ کے زیادہ دباؤ کو برداشت کرتا ہے بلکہ اخترتی جڑواں بچوں اور 9R طویل-پیریڈ اسٹیکنگ آرڈرڈ ڈھانچے کی تشکیل کے ذریعے اخترتی کے دوران پلاسٹک کی رہائش کی سہولت فراہم کرتا ہے، اس طرح بنیادی طور پر اس روایتی نظریے کو الٹ دیتا ہے کہ eutectic کنکال اندرونی طور پر ہوتے ہیں۔ جیسا کہ-مطبوعہ Al-Er-Mg الائے (RAE700) 632 MPa کی پیداواری طاقت کو ظاہر کرتا ہے، جو براہ راست عمر بڑھنے کے بعد 707 MPa تک بڑھ جاتا ہے جبکہ 7-10٪ کی لمبائی کو برقرار رکھتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک جامع کارکردگی کی اطلاع دی گئی ہے جو کہ تمام پچھلی پروفائل{5} پر رپورٹ کی گئی ہے{5} ایلومینیم مرکب. مزید برآں، ناگویا یونیورسٹی کی ایک تحقیقی ٹیم نے "عنصر تقسیم کنٹرول" حکمت عملی پر مبنی ایک Al-Fe-Mn-Ti الائے سیریز تیار کی ہے۔ Al₆Fe مرحلے کو مستحکم کرنے کے لیے اور اسے ایک فائدہ مند مضبوطی کے مرحلے میں تبدیل کرنے کے لیے Cu اور Mn کو شامل کرکے-جب کہ ایک ساتھ Ti کو متعارف کراتے ہوئے جو کہ تقریباً 2.3 μm تک دانوں کو بہتر کرنے کے لیے ٹھوس مرحلے میں تقسیم کرتا ہے-ماتعد کمرہ اور MP0 کی طاقت حاصل کرتا ہے- 14-17% کی توسیع، 300 ڈگری پر 100 گھنٹے کے تھرمل ایکسپوژر کے بعد خصوصیات میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔
