Mani, Deepak und Cloetens, Peter und Karpov, Dimitri und Monaco, Federico und Chehab, Bechir und Shahani, Ravi und Van Petegem, Steven und Barriobero-Vila, Pere und Bugelnig, Katrin und Requena, Guillermo (2025) Nanoscale 3D characterization of an Al-1Fe-1Zr alloy for additive manufacturing. Materials Characterization (225), e115109. Elsevier. doi: 10.1016/j.matchar.2025.115109. ISSN 1044-5803.
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Kurzfassung
The Al-1Fe-1Zr alloy exploits the non-equilibrium solidification dynamics inherent to laser powder bed fusion, characterized by high thermal gradients and rapid solidification front velocities. Here, we investigate the alloy's 3D microstructure using state-of-the-art synchrotron-based nano-tomography techniques. High-resolution holographic and near-field ptychographic X-ray computed tomography were employed, achieving spatial resolutions as small as 57 nm. Our comparative analysis shows that near-field ptychographic tomography offers superior signal-to-noise ratio and spatial resolution, while holographic tomography allows for faster data acquisition with minimal loss in quality. These methods reveal the 3D distribution, morphology, and interconnectivity of Fe-rich and Zr-rich intermetallic phases. Complementary X-ray fluorescence computed tomography further provides quantitative local information on elemental wt%, revealing Fe and Zr distribution with a resolution of 0.1 wt%. The findings highlight key microstructural features that contribute to the alloy's enhanced strength and thermal conductivity, offering critical insights for optimizing its performance in LPBF applications.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/215474/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Nanoscale 3D characterization of an Al-1Fe-1Zr alloy for additive manufacturing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | Juli 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Materials Characterization | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1016/j.matchar.2025.115109 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | e115109 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Elsevier | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1044-5803 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Additive manufacturingLaser powder bed fusionAluminium alloyPhase contrast tomographyX-ray fluorescence tomography | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Luftfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Umweltschonender Antrieb | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Luftfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | L CP - Umweltschonender Antrieb | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | L - Werkstoffe und Herstellverfahren | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Bugelnig, Katrin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 12 Aug 2025 10:15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 12 Aug 2025 10:15 |
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