উচ্চ শক্তি ওজন অনুপাত AlSi10Mg অ্যালুমিনিয়াম খাদ পাউডার, সংযোজনমূলক উত্পাদন এর জন্য

AlSi10Mg হল একটি প্রায়-ইউটেকটিক অ্যালুমিনিয়াম-সিলিকন-ম্যাগনেসিয়াম খাদ যা ধাতু সংযোজন উৎপাদন (AM) এর ক্ষেত্রে, বিশেষ করে লেজার পাউডার বেড ফিউশন (LPBF) প্রক্রিয়াকরণে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত এবং ভালোভাবে বোঝা যায় এমন অ্যালুমিনিয়াম পাউডার। এর জনপ্রিয়তার কারণ হল চমৎকার প্রিন্টযোগ্যতা, উচ্চ শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত, তাপীয় বৈশিষ্ট্য এবং খরচ-কার্যকারিতার একটি চমৎকার সমন্বয়।

মূলত ঐতিহ্যবাহী ঢালাইয়ের জন্য তৈরি করা হয়েছে (যেখানে এটি A360 নামে পরিচিত), এর গঠন 3D প্রিন্টিং-এর দ্রুত কঠিনকরণের বৈশিষ্ট্যের জন্য ব্যতিক্রমীভাবে উপযুক্ত, যার ফলে সূক্ষ্ম, স্থিতিশীল মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং এর ঢালাই করা অংশের তুলনায় উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য পাওয়া যায়।

অনুকূল কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য গঠনটি সুনির্দিষ্টভাবে নিয়ন্ত্রিত হয়। ASTM B928 / AMS 4345-এর মতো মানগুলির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ একটি স্ট্যান্ডার্ড গঠন হল:

• চমৎকার প্রিন্টযোগ্যতা: Al-Si ইউটেকটিক সিস্টেমে তুলনামূলকভাবে বিস্তৃত জমাট বাঁধার পরিসীমা রয়েছে, যা LPBF প্রক্রিয়াকরণের সময় অবশিষ্ট চাপ এবং গরম ক্র্যাকিং (ঘনীভবন ক্র্যাকিং) এর প্রবণতা কমিয়ে দেয়। এটি প্রিন্ট করার জন্য সবচেয়ে ক্ষমাশীল এবং নির্ভরযোগ্য অ্যালুমিনিয়াম খাদগুলির মধ্যে একটি করে তোলে।
• ভাল শক্তি এবং কঠোরতা: "যেমন-প্রিন্টেড" অবস্থায়, এটি শালীন যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে। যাইহোক, এর আসল সম্ভাবনা তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে উন্মোচিত হয় (ধারা 5 দেখুন)।
• উচ্চ তাপ পরিবাহিতা: ভাল তাপ পরিবাহিতা প্রদর্শন করে, যা হিট এক্সচেঞ্জার, কুলিং প্লেট এবং ইলেকট্রনিক এনক্লোজারের মতো অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
• কম ঘনত্ব (~2.67 g/cm³): একটি উচ্চ শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত প্রদান করে, যা মহাকাশ, অটোমোবাইল এবং রোবোটিক্স অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ যেখানে ওজন সাশ্রয় সর্বাগ্রে।
• ভাল জারা প্রতিরোধ: অন্যান্য অ্যালুমিনিয়াম-সিলিকন খাদগুলির মতো বায়ুমণ্ডলীয় ক্ষয় প্রতিরোধের প্রস্তাব করে।

পাউডারের গুণমান তার রাসায়নিক গঠনের মতোই গুরুত্বপূর্ণ। মূল পাউডার বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে:

• কণা আকার বিতরণ (PSD): সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড LPBF সিস্টেমের জন্য 15 থেকে 63 মাইক্রন পর্যন্ত থাকে। কিছু সিস্টেম সূক্ষ্ম বিস্তারিত রেজোলিউশনের জন্য একটি শক্ত বিতরণ (যেমন, 20-45 µm) ব্যবহার করতে পারে।
• রূপবিদ্যা: ভাল প্রবাহযোগ্যতা নিশ্চিত করার জন্য কণাগুলি গোলাকার হতে হবে, যা স্তর পরে একটি অভিন্ন, ঘন পাউডার বেড তৈরি করার জন্য অপরিহার্য। অ-গোলীয় কণা দুর্বল পুনরআবরণ ঘটাতে পারে, যার ফলে ত্রুটি দেখা দেয়।
• প্রবাহযোগ্যতা: হল ফ্লোমিটার দ্বারা পরিমাপ করা হয় (যেমন, < 35 s/50g)। ভাল প্রবাহযোগ্যতা একটি ধারাবাহিক এবং নির্ভরযোগ্য মুদ্রণ প্রক্রিয়া নিশ্চিত করে।
• স্পষ্ট ঘনত্ব/ট্যাপ ঘনত্ব: উচ্চ ঘনত্ব (> তাত্ত্বিক 50%) ভাল প্যাকিং দক্ষতা নির্দেশ করে, যা উচ্চতর চূড়ান্ত অংশের ঘনত্বের দিকে পরিচালিত করে।
• কম আর্দ্রতা এবং অক্সাইড উপাদান: মুদ্রিত অংশে ছিদ্রতা সৃষ্টি করতে পারে এমন অক্সিডেশন এবং হাইড্রোজেন গ্রহণ প্রতিরোধ করার জন্য পাউডার অবশ্যই একটি শুকনো, নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে (প্রায়শই একটি আর্গন পরিবেশে) সংরক্ষণ এবং পরিচালনা করতে হবে।

LPBF-এ দ্রুত শীতল হওয়ার হার (~10^5 - 10^6 K/s) একটি অতি সূক্ষ্ম, অ-ভারসাম্য মাইক্রোস্ট্রাকচার তৈরি করে। এটি অত্যন্ত সূক্ষ্ম সেলুলার/ডেনড্রাইটিক নেটওয়ার্কের সিলিকন সহ একটি অতিসম্পৃক্ত অ্যালুমিনিয়াম ম্যাট্রিক্স (α-Al) নিয়ে গঠিত। এই সূক্ষ্ম গঠনটি ভাল "যেমন-প্রিন্টেড" শক্তিতে অবদান রাখে।

নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য তৈরি করতে তাপ চিকিত্সা ব্যবহার করা হয়।

• স্ট্রেস রিলিফ (T1): বিল্ড প্রক্রিয়া থেকে অভ্যন্তরীণ অবশিষ্ট চাপ কমাতে একটি নিম্ন-তাপমাত্রার অ্যানিল (~300°C 2 ঘন্টার জন্য) মাইক্রোস্ট্রাকচারে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন না করেই।
• সরাসরি বয়স বাড়ানো (T5): অংশটি সরাসরি প্রিন্টিং-এর পরে কৃত্রিমভাবে বয়স্ক হয় (যেমন, 160-180°C 4-12 ঘন্টার জন্য)। এটি ম্যাট্রিক্সের মধ্যে সূক্ষ্ম Mg₂Si কণাগুলিকে বৃষ্টিপাত করে, যা বিকৃতি কমিয়ে শক্তি এবং কঠোরতা বৃদ্ধি করে।
• সমাধান তাপ চিকিত্সা এবং বয়স বাড়ানো (T6): সর্বাধিক শক্তির জন্য এটি সবচেয়ে সাধারণ চিকিত্সা। অংশটি একটি উচ্চ তাপমাত্রায় (~520-540°C) দ্রবণযুক্ত করা হয়, নিভিয়ে দেওয়া হয় এবং তারপরে বয়স্ক করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি সিলিকন নেটওয়ার্ককে মোটা করে তোলে (নমনীয়তা সামান্য হ্রাস করে) তবে বৃষ্টিপাত শক্তকরণকে সর্বাধিক করে তোলে, যা সর্বোচ্চ প্রসার্য শক্তি এবং কঠোরতা তৈরি করে।

AlSi10Mg বহুমুখী এবং অসংখ্য শিল্পে ব্যবহৃত হয়:

• মহাকাশ: বন্ধনী উপাদান, স্যাটেলাইট অংশ, ড্রোন ফ্রেম এবং নন-স্ট্রাকচারাল কেবিন উপাদান।
• অটোমোবাইল: হালকা ওজনের বন্ধনী, ইঞ্জিন উপাদান (যেমন, ইনটেক ম্যানিফোল্ড), হিট এক্সচেঞ্জার এবং কাস্টম হাইড্রোলিক ফিটিং।
• শিল্প: রোবোটিক এন্ড-ইফেক্টর, জিগস, ফিক্সচার এবং হালকা ওজনের অটোমেশন উপাদান।
• তাপ ব্যবস্থাপনা: হিট সিঙ্ক, ইলেকট্রনিক্সের জন্য কোল্ড প্লেট এবং ছাঁচের জন্য কুলিং চ্যানেল (কনফর্মাল কুলিং)।
• প্রোটোটাইপিং: পরীক্ষার জন্য ধাতু-এর মতো বৈশিষ্ট্য প্রয়োজন এমন কার্যকরী প্রোটোটাইপ।

• চমৎকার প্রিন্টযোগ্যতা এবং উচ্চ বিল্ড সাফল্যের হার।
• ভাল নির্দিষ্ট শক্তি (শক্তি-থেকে-ওজন অনুপাত)।
• অনুকূল তাপীয় বৈশিষ্ট্য।
• ব্যাপকভাবে উপলব্ধ এবং ভালোভাবে নথিভুক্ত।
• অন্যান্য উচ্চ-কার্যকারিতা AM খাদগুলির তুলনায় খরচ-কার্যকর (যেমন, Scalmalloy®)।

• মাঝারি নমনীয়তা: বিশেষ করে T6 অবস্থায়, ভাঙ্গনে প্রসারণ কিছু ঢালাই করা অ্যালুমিনিয়াম খাদগুলির চেয়ে কম।
• উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নয়: শক্তিশালী বৃষ্টিপাতের মোটা হওয়ার কারণে ~200°C-এর উপরে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।
• অ্যানিসোট্রপিক বৈশিষ্ট্য: AM-এর স্তর-দ্বারা-স্তর প্রকৃতির কারণে উল্লম্ব (বিল্ড) দিকের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য অনুভূমিক দিকের তুলনায় সামান্য আলাদা হতে পারে।