एल्यूमीनियम (Al), मैग्नीशियम (Mg) और टाइटेनियम (Ti) के हल्के मिश्र धातुओं का उपयोग परिवहन और विनिर्माण उद्योगों में ऊर्जा की खपत और कार्बन फुटप्रिंट को कम करने के लिए तेजी से किया जा रहा है। चित्र 1 (डकरफ्रंटियर, 2020) दिखाता है कि ऑटोमोटिव क्षेत्र में Al का उपयोग जबरदस्त वृद्धि देखी गई है; 1975 में प्रति वाहन 84 पाउंड से लेकर 2020 में 459 पाउंड और 2030 के लिए 570 पाउंड का पूर्वानुमान, जिसमें Al का अधिकांश उपयोग कास्टिंग है। हल्के मिश्र धातुओं के निर्माण के सभी क्षेत्रों में महत्वपूर्ण वृद्धि हुई है और विशेष रूप से धातु कास्टिंग उद्योग में।
धातुओं (सोना) की पहली कास्टिंग वास्तव में लगभग 4000 ईसा पूर्व की है, हालांकि एक तांबे का मेंढक वर्तमान में ज्ञात सबसे पुरानी कास्टिंग है जो लगभग 3200 ईसा पूर्व की है (ओल्सन, 2020)। आधुनिक कास्टिंग प्रौद्योगिकियां व्यावहारिक रूप से हर औद्योगिक अनुप्रयोग में घटक प्रदान कर रही हैं, इसके बावजूद कि ठोसकरण डाउनस्ट्रीम विनिर्माण के लिए हर जाली या पाउडर उत्पाद का प्रारंभिक बिंदु है। 2019 में वार्षिक वैश्विक धातु कास्टिंग उत्पादन लगभग 109 मिलियन मीट्रिक टन था, जिसमें लगभग 17,205,447 मीट्रिक टन (MT) एल्यूमीनियम और 60,138 MT मैग्नीशियम शामिल हैं (स्टाफ रिपोर्ट, 2021)। शीर्ष-पाँच कास्टिंग उत्पादक देश चीन, भारत, यूएसए, जापान और जर्मनी हैं। धातु कास्टिंग उद्योग अनिवार्य रूप से सभी विनिर्माण गतिविधियों के लिए एक आधारशिला है, और दुनिया भर में विनिर्माण और परिवहन उद्योगों की स्थिरता के लिए हल्के मिश्र धातु कास्टिंग प्रौद्योगिकियां महत्वपूर्ण हैं।
पारंपरिक कास्ट Al, Mg और Ti मिश्र धातु और उनके पिघलने और कास्टिंग प्रक्रियाओं को ASM हैंडबुक (एवेडिसियन और बेकर, 1999, विश्वनाथन एट अल।, 2008, एंडरसन एट अल।, 2018) में अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है, और एल्यूमीनियम (कaufman और Rooy, 2004), मैग्नीशियम (साहू, 2011) और टाइटेनियम (Lütjering और विलियम्स, 2007) पर कई मोनोग्राफ। कास्ट मिश्र धातुओं और पारंपरिक कास्टिंग प्रक्रिया प्रौद्योगिकियों के लिए ठोसकरण के मूल सिद्धांतों को 1960 के दशक से प्रकाशित कई पुस्तकों में प्रलेखित किया गया है (चालर्स, 1964, फ्लेमिंग्स, 1974, कुर्ज और फिशर, 1984, स्टेफेंसकू, 2002, डैंजिग और रैपाज़, 2009)। इस प्रकार, पारंपरिक कास्ट मिश्र धातुओं और कास्टिंग प्रक्रिया तकनीकों की इस पेपर में समीक्षा नहीं की गई है। कैम्पबेल (2020) द्वारा हाल ही में की गई समीक्षा ने कास्टिंग में दोष निर्माण, विशेष रूप से बाइफिल्म्स और दरारों के साथ-साथ कास्टिंग के यांत्रिक गुणों पर उनके नकारात्मक प्रभावों के संदर्भ में विभिन्न कास्टिंग प्रक्रियाओं का एक महत्वपूर्ण मूल्यांकन प्रदान किया।
यहां हम हल्के मिश्र धातु डिजाइन, कास्टिंग प्रौद्योगिकियों और उभरती हुई ठोसकरण-आधारित प्रक्रियाओं में पिछले दो दशकों में सामने आए घटनाक्रमों और नवाचारों की एक व्यापक और फिर भी महत्वपूर्ण समीक्षा प्रदान करते हैं, जो पारंपरिक कास्टिंग प्रक्रियाओं में दोष निर्माण से संबंधित कुछ बुनियादी मुद्दों को दूर करने के लिए प्रक्रिया सुधारों पर ध्यान केंद्रित करते हैं। इसके अतिरिक्त, हम भविष्य के रुझानों की समीक्षा करते हैं जैसे कास्टिंग सिमुलेशन, मल्टी-मटेरियल डिजाइन और विनिर्माण, एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग, और मिश्र धातु डिजाइन, विनिर्माण और उत्पाद विकास में एकीकृत कम्प्यूटेशनल सामग्री इंजीनियरिंग (ICME) के अनुप्रयोग।
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