研究人員開發高性能鎂合金 可降低碳排放

圖片來源：IITM官網

　　據外媒報道，印度理工學院馬德拉斯分校（IITM）、北德克薩斯大學（University of North Texas）和美國陸軍研究實驗室（US Army Research Laboratory）的研究人員，共同開發了一種工程鎂合金。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，以及缺乏高應變速率超塑性，目前這種合金在結構件上的工業應用非常有限。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，其中重要關注點之一是，通過使用輕質車體材料，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，可在較高的應變速率下實現超塑性，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，更加節省燃料。

　　這一合作研究項目，由印度理工學院馬德拉斯分校機械工程系副教授Sushanta Kumar Panigrahi博士、美國北德克薩斯大學的杰出研究教授Rajiv Mishra博士和美國陸軍研究實驗室阿伯丁試驗場RC Brennan博士和. K Cho共同開展。Panigrahi博士表示：“鎂是結構領域中最輕的金屬材料。作為最輕的節能型結構材料，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，據美國能源部介紹，車輛重量減少10%，可以使燃油經濟性提高6-8%。

　　另外，他的研究小組還試圖通過微觀結構工程和金屬加工，提高金屬和合金的承載能力。在實現這一目標后，該團隊準備將同樣的加工策略應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，經過熱機械加工技術（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計了納米沉淀物和熱穩定的超細金屬間化合物。該團隊制備的鎂合金，在強度延性和高應變率超塑性的綜合表現方面，是所有鎂合金中最好的。

　　Panigrahi博士的研究小組，名為“創新材料加工和特性研究小組”（IMPCRG），他們通過微觀結構工程和基于材料加工的制造方法，使任何金屬材料的結構效率達到最大化，是這一領域的先驅者。他表示：“目前，我們正在與汽車行業合作，將我們開發的鎂合金應用于汽車的結構部件和車身面板?！?/p>