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Advanced structural analysis of a laser additive manufactured Zr-based bulk metallic glass along the build height

Best, James P. und Nomoto, Keita und Yang, Fan und Li, Bosong und Stolpe, Moritz und Zeng, Luyang und Evenson, Zachary und Hugenschmidt, Christoph und Li, Xiaopeng und Ringer, Simon P. und Kruzic, J. J. (2022) Advanced structural analysis of a laser additive manufactured Zr-based bulk metallic glass along the build height. Journal of Materials Science, 57, Seiten 9678-9692. Springer. doi: 10.1007/s10853-022-06991-6. ISSN 0022-2461.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-022-06991-6

Kurzfassung

Additive manufacturing of bulk metallic glasses (BMGs) has opened this material class to an exciting new range of potential applications, as bulk-scale, net-shaped amorphous components can be fabricated in a single step. However, there exists a critical need to understand the structural details of additive manufactured BMGs and how the glassy structure is linked to the mechanical properties. Here, we present a study of structure and property variations along the build height for a laser powder bed fusion (LPBF) processed Zr-based BMG with composition Zr59.3Cu28.8Nb1.5Al10.4 commercially termed AMZ4, using hardness testing, calorimetry, positron annihilation spectroscopy, synchrotron X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. A lower hardness, more rejuvenated glassy structure was found at the bottom of the build compared to the middle region of the build, with the structure and properties of the top region between the two. Such differences could not be attributed to variability in chemical composition or crystallisation; rather, the softer bottom region was found to have a larger medium range order cluster size, attributed to heat dissipation into the build plate during processing, which gave faster cooling rates and less reheating compared to the steady-state middle of the build. However, at the top of the build less reheating occurs compared to the middle, leading to a somewhat softer and less relaxed state.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/189708/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Advanced structural analysis of a laser additive manufactured Zr-based bulk metallic glass along the build height
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Best, James P.Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nomoto, KeitaSchool of Mechanical and Manufacturing Engineering, University of New South Wales, Sydney, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yang, FanFan.Yang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, BosongSchool of Mechanical and Manufacturing Engineering, University of New South Wales, Sydney, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stolpe, MoritzHeraeus Additive Manufacturing GmbH, Hanau, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zeng, LuyangAustralian Centre for Microscopy and Microanalysis, and School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, The University of SydneyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Evenson, Zacharyzachary.evenson (at) frm2.tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hugenschmidt, ChristophHeinz Maier-Leibniz Zentrum (MLZ), Technische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Li, XiaopengSchool of Mechanical and Manufacturing Engineering, University of New South Wales, Sydney, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ringer, Simon P.Australian Centre for Microscopy and Microanalysis, and School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering, The University of SydneyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kruzic, J. J.School of Mechanical and Manufacturing Engineering, University of New South Wales, Sydney, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 März 2022
Erschienen in:Journal of Materials Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:57
DOI:10.1007/s10853-022-06991-6
Seitenbereich:Seiten 9678-9692
Verlag:Springer
Name der Reihe:Metal Additive Manufacturing
ISSN:0022-2461
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Additive manufacturing; bulk metallic glasses; structure characterization
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
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DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialdesign und neue Materialien
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Yang, Fan
Hinterlegt am:07 Nov 2022 08:53
Letzte Änderung:28 Feb 2023 06:53

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