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行业分析

美国开发出超强轻质金属纳米复合材料
来源:搜狐  2016-01-11 11:33:22
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原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=2527
 
  美国加利福利亚大学洛杉矶分校(UCLA)领衔的研究团队创造出一种超强轻质结构金属,具有非常高的比强度和比模量,或者硬质比。这种新金属主要由镁组成,镁中注入了密集且均匀分布的陶瓷碳化硅纳米微粒。它可以用来制造更轻的飞机、航天器和汽车,提升燃油效率。
  为了创造这种超强但轻质的金属,该团队找到一种方法,在熔化的金属中散布纳米微粒并使其稳定。他们还开发了一种可规模化的制造方法,为更高性能的轻质金属铺平道路。
  项目主要研究人员、雷神公司制造工程讲席教授表示:“学界曾提出,纳米微粒可以在不损害金属塑性的情况下增加其强度,尤其是像镁这样的金属,但是之前没有一个团队能够在熔化的金属中散布陶瓷纳米微粒。我们的方法通过物理注入和材料加工,创造了增强许多种金属性能的一个新手段,那就是均匀注入密集的纳米微粒,增强金属性能,满足当今社会的能源和可持续发展挑战。”
  结构金属是承受载荷的金属,用于建筑和运载器(如飞机、汽车)中。镁的密度只有铝的三分之二,是最轻的结构金属。碳化硅是一种超硬陶瓷,普遍用于工业切削片材。研究人员的技术能够向镁中注入大量尺寸小于100纳米的碳化硅微粒,显著增加了强度、硬度、塑性和耐高温性。研究人员的新型碳化硅注入镁金属演示了他们所宣称的“创纪录”的比强度(一个材料在断裂前可以承受的质量)以及比模量。他还展示了高温下的超强稳定性。
  陶瓷微粒一致被认为是增强金属的潜在手段。但是,使用微米尺度陶瓷微粒的注入工艺总是损失塑性。相比之下,纳米尺度的微粒可以在保持甚至提升金属弹性的情况下提升强度。但是,因为小微粒吸引彼此的趋向,纳米尺度的陶瓷微粒容易聚集到一起而不是均匀散布。为了对付这个问题,研究人员将微粒散布在融化的镁锌合金中。新近发现的纳米微粒散布依靠动能微粒运动中的动能。这使微粒的散布稳定,防止其聚集。
  为进一步提升这种新金属的强度,研究人员使用了一种称作高压扭转的技术来压缩它。“这一新型金属具备革命性的性能和功能性,目前我们获得的成果是仅仅是这宝藏中的一点点。”新金属(更精确地说是金属纳米复合材料)包含14%的碳化硅纳米微粒和86%的镁。研究人员表示镁是一个充足的资源,大规模使用不会损害环境。

 
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?news_id=2527