研究人員開發(fā)高性能鎂合金 可降低碳排放

圖片來源：IITM官網(wǎng)

　　據(jù)外媒報(bào)道，印度理工學(xué)院馬德拉斯分校（IITM）、北德克薩斯大學(xué)（University of North Texas）和美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（US Army Research Laboratory）的研究人員，共同開發(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(dá)到中低強(qiáng)度、延展性差、抗屈強(qiáng)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(shí)，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(diǎn)之一是，通過使用輕質(zhì)車體材料，來降低汽車的碳排放。因?yàn)檐囕v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(jìn)展。這種新型工程合金強(qiáng)度高，延展性好，可在較高的應(yīng)變速率下實(shí)現(xiàn)超塑性，從總體上減少制造時(shí)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?yàn)檩p型汽車需要的運(yùn)行燃料較少，更加節(jié)省燃料。

　　這一合作研究項(xiàng)目，由印度理工學(xué)院馬德拉斯分校機(jī)械工程系副教授Sushanta Kumar Panigrahi博士、美國北德克薩斯大學(xué)的杰出研究教授Rajiv Mishra博士和美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室阿伯丁試驗(yàn)場RC Brennan博士和. K Cho共同開展。Panigrahi博士表示：“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(qiáng)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(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)后，該團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)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(qiáng)度更高、性能更好的材料。在這項(xiàng)研究中，科學(xué)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(jī)械加工技術(shù)（嚴(yán)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(tuán)隊(duì)在超細(xì)晶粒鎂合金中設(shè)計(jì)了納米沉淀物和熱穩(wěn)定的超細(xì)金屬間化合物。該團(tuán)隊(duì)制備的鎂合金，在強(qiáng)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。

　　Panigrahi博士的研究小組，名為“創(chuàng)新材料加工和特性研究小組”（IMPCRG），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(dá)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。”