Aleaciones nanolamellares fuertes pero ductiles de alta entropía mediante fabricación aditiva

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Fabricación aditiva

Sus antecedentes:

• La fabricación aditiva, específicamente la fusión en lecho de polvo láser (L-PBF), permite la creación de componentes complejos en forma de red.
• El L-PBF de las aleaciones metálicas induce gradientes de temperatura significativos y un enfriamiento rápido, lo que lleva a un refinamiento microestructural a nanoescala y una alta resistencia.
• Sin embargo, las aleaciones nanoestructuradas de alta resistencia producidas a través de L-PBF a menudo exhiben una ductilidad limitada.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial del L-PBF para producir aleaciones nanolamellares de alta entropía (HEAs) de doble fase con una combinación de alta resistencia y ductilidad.
• Comprender los orígenes microestructurales de las propiedades mecánicas mejoradas en estos HEAs fabricados aditivamente.

Principales métodos:

• Se utilizó la fusión en lecho de polvo láser (L-PBF) para fabricar aleaciones de alta entropía AlCoCrFeNi2.1.
• Caracterizó las microestructuras nanolamellares de doble fase resultantes.
• Se realizan ensayos mecánicos para evaluar la resistencia al desprendimiento y el alargamiento uniforme.

Principales resultados:

• Alcanzó una alta resistencia de rendimiento de aproximadamente 1,3 gigapascales y un gran alargamiento uniforme de aproximadamente el 14% en los HEAs fabricados aditivamente.
• La estructura de doble fase, que comprende nanolamas cúbicas centradas en la cara y centradas en el cuerpo, contribuye a una alta resistencia al rendimiento.
• Las microestructuras jerárquicas con nanolamas de doble fase y las colonias eutecticas a escala microscópica promueven una alta capacidad de endurecimiento de trabajo y propiedades mecánicas isotrópicas.

Conclusiones:

• Los HEAs nanolamellares de doble fase fabricados aditivamente demuestran propiedades mecánicas superiores en comparación con otros materiales de última generación.
• Los hallazgos proporcionan información mecanicista sobre el comportamiento de deformación de estas aleaciones avanzadas.
• Este trabajo tiene amplias implicaciones para el diseño de aleaciones nanoestructuradas jerárquicas y multifásicas con un rendimiento excepcional a través de la fabricación aditiva.