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研究人员开发高性能镁合金 可显着降低车辆碳排放

浏览:43 发表时间:2020-08-11 10:42:22

据外媒报道,印度理工学院马德拉斯分校(IITM)、北德克萨斯大学(University of North Texas)和美国陆军研究实验室(US Army Research Laboratory)的研究人员,共同开发了一种工程镁合金。这种合金的性能得到显著改善,可以替代钢和铝合金,用于汽车和航空零部件。

变形镁合金的密度为铝的三分之二和钢的四分之一,但是,由于仅能达到中低强度、延展性差、抗屈强度不对称,以及缺乏高应变速率超塑性,目前这种合金在结构件上的工业应用非常有限。与此同时,在全球的二氧化碳排放总量中,汽车尾气排放占27%,世界各国都在努力减少碳排放,其中重要关注点之一是,通过使用轻质车体材料,来降低汽车的碳排放。因为车辆重量轻,消耗的燃料能源也少,这是提高车辆能效的策略之一。

研究小组制备出一种抗屈不对称性几乎为零和高延展性的镁合金,在解决这一具有挑战性的问题上取得了进展。这种新型工程合金强度高,延展性好,可在较高的应变速率下实现超塑性,从总体上减少制造时间、精力和成本;而且,此类合金很轻,有助于降低汽车的碳排放量,因为轻型汽车需要的运行燃料较少,更加节省燃料。

这一合作研究项目,由印度理工学院马德拉斯分校机械工程系副教授Sushanta Kumar Panigrahi博士、美国北德克萨斯大学的杰出研究教授Rajiv Mishra博士和美国陆军研究实验室阿伯丁试验场RC Brennan博士和. K Cho共同开展。Panigrahi博士表示:“镁是结构领域中最轻的金属材料。作为最轻的节能型结构材料,镁合金具有强大的潜力,可用于汽车和航空航天部件,以取代钢和铝合金。对降低汽车排放来说,减重起着重要作用。减少新汽车的平均重量,不论是汽车、客车或卡车,都可以立时提升净减排,据美国能源部介绍,车辆重量减少10%,可以使燃油经济性提高6-8%。

另外,他的研究小组还试图通过微观结构工程和金属加工,提高金属和合金的承载能力。在实现这一目标后,该团队准备将同样的加工策略应用于其他已知镁合金和金属合金,用以制造更加高效、强度更高、性能更好的材料。在这项研究中,科学家们使用一种含有钆、钇和锆等稀土元素的镁合金,经过热机械加工技术(严重塑性变形和老化处理),得到这种镁合金的超晶粒版本。此后,该团队在超细晶粒镁合金中设计了纳米沉淀物和热稳定的超细金属间化合物。该团队制备的镁合金,在强度延性和高应变率超塑性的综合表现方面,是所有镁合金中最好的。

Panigrahi博士的研究小组,名为“创新材料加工和特性研究小组”(IMPCRG),他们通过微观结构工程和基于材料加工的制造方法,使任何金属材料的结构效率达到最大化,是这一领域的先驱者。他表示:“目前,我们正在与汽车行业合作,将我们开发的镁合金应用于汽车的结构部件和车身面板。”

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