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研究人員開發(fā)高性能鎂合金 可顯著降低車輛碳排放

來源:本站  發(fā)布時間:2020年06月28日 作者:

       據(jù)報道,國外研究人員開發(fā)了一種工程鎂合金。這種合金的性能得到顯著改善,可以替代鋼和鋁合金,用于汽車和航空零部件。



變形鎂合金的密度為鋁的三分之二和鋼的四分之一,但是,由于僅能達到中低強度、延展性差、抗屈強度不對稱,以及缺乏高應(yīng)變速率超塑性,目前這種合金在結(jié)構(gòu)件上的工業(yè)應(yīng)用非常有限。與此同時,在全球的二氧化碳排放總量中,汽車尾氣排放占27%,世界各國都在努力減少碳排放,其中重要關(guān)注點之一是,通過使用輕質(zhì)車體材料,來降低汽車的碳排放。因為車輛重量輕,消耗的燃料能源也少,這是提高車輛能效的策略之一。

??研究小組制備出一種抗屈不對稱性幾乎為零和高延展性的鎂合金,在解決這一具有挑戰(zhàn)性的問題上取得了進展。這種新型工程合金強度高,延展性好,可在較高的應(yīng)變速率下實現(xiàn)超塑性,從總體上減少制造時間、精力和成本;而且,此類合金很輕,有助于降低汽車的碳排放量,因為輕型汽車需要的運行燃料較少,更加節(jié)省燃料。

??研究小組的領(lǐng)頭人員表示:“鎂是結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中最輕的金屬材料。作為最輕的節(jié)能型結(jié)構(gòu)材料,鎂合金具有強大的潛力,可用于汽車和航空航天部件,以取代鋼和鋁合金。對降低汽車排放來說,減重起著重要作用。減少新汽車的平均重量,不論是汽車、客車或卡車,都可以立時提升凈減排,據(jù)美國能源部介紹,車輛重量減少10%,可以使燃油經(jīng)濟性提高6-8%。



??另外,他的研究小組還試圖通過微觀結(jié)構(gòu)工程和金屬加工,提高金屬和合金的承載能力。在實現(xiàn)這一目標后,該團隊準備將同樣的加工策略應(yīng)用于其他已知鎂合金和金屬合金,用以制造更加高效、強度更高、性能更好的材料。在這項研究中,科學家們使用一種含有釓、釔和鋯等稀土元素的鎂合金,經(jīng)過熱機械加工技術(shù)(嚴重塑性變形和老化處理),得到這種鎂合金的超晶粒版本。此后,該團隊在超細晶粒鎂合金中設(shè)計了納米沉淀物和熱穩(wěn)定的超細金屬間化合物。該團隊制備的鎂合金,在強度延性和高應(yīng)變率超塑性的綜合表現(xiàn)方面,是所有鎂合金中最好的。

??他們通過微觀結(jié)構(gòu)工程和基于材料加工的制造方法,使任何金屬材料的結(jié)構(gòu)效率達到最大化,是這一領(lǐng)域的先驅(qū)者。他表示:“目前,我們正在與汽車行業(yè)合作,將我們開發(fā)的鎂合金應(yīng)用于汽車的結(jié)構(gòu)部件和車身面板。” 



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