日本研發(fā)高強(qiáng)度鎂合金件 未來用于車身件

    據(jù)外媒報(bào)道,日本國立物質(zhì)材料研究所(National Institute for Materials Science,NIMS)的研究團(tuán)隊(duì)與國立長岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)(Nagaoka University of Technology)共同研發(fā)了新款高強(qiáng)度鎂合金板(Mg–1.1Al–0.3Ca–0.2Mn–0.3Zn).

    相較于某些車企當(dāng)前車身鈑金件所采用的鋁金屬薄板(aluminum sheet metal),其常溫下的成型性能相當(dāng)出色.經(jīng)熱處理后,該款鎂合金的強(qiáng)度比鋁合金高,其僅用到常見的金屬材料,未來或?qū)⒊蔀橐豢畹统杀镜妮p量化車用薄板.

    很久以前,輕量化的鎂合金就已引起汽車行業(yè)的關(guān)注,眾多車企希望將該材料應(yīng)用到各類汽車應(yīng)用中.然而,由于鎂合金在室溫下強(qiáng)度低、成型性能差,阻礙了鎂板狀合金的應(yīng)用推廣.通常,延展成型能力(stretch formability)與屈服強(qiáng)度(yield strength)呈現(xiàn)逆向相關(guān)性.為此,很難同時確保高強(qiáng)度及高成型性能.

    但最近的研究表明,稀釋Mg–Al–Ca–Mn (AXM)系統(tǒng)的配比后,或?qū)⒅瞥晒I(yè)級鍛造合金(wrought alloys),使其擁有非凡的高速擠出性(high-speed extrudability),其時效硬化感受性(age-hardening response)也極快.若能將其應(yīng)用到板狀合金,預(yù)計(jì)將對汽車行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響.

    因此,該團(tuán)隊(duì)曾多次嘗試通過AMX系統(tǒng)研發(fā)板狀合金(sheet alloys).在加工Mg–1.1Al–0.3Ca–0.2Mn at.%(原子百分比)合金期間,其發(fā)現(xiàn)只需將少量的鋅(0.3 at.%)添加到Mg–1.1Al–0.3Ca–0.2Mn合金后,將大幅提升其延展成型性能.此外,經(jīng)過短時老化(subsequent short time aging)將導(dǎo)致含鋅合金強(qiáng)度呈現(xiàn)大幅提升.

    新研發(fā)的合金被取名為AXMZ1000,該款合金在常溫下的成型性能可媲美中等強(qiáng)度的鋁合金,后者多被用于制造汽車車身件.此外,該合金的強(qiáng)度比鋁合金高1.5-2倍.

    向該款合金加入少許鋅及鎂金屬后,將形成細(xì)粒結(jié)構(gòu)(fine grain structures);加入鋁和鈣后,將實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度,這得益于原子團(tuán)簇(atomic clusters)的生成,進(jìn)而提升了合金的強(qiáng)度.

    新研發(fā)的合金均由普通金屬制成,其材料成本并不昂貴.該合金的制作及熱處理工藝簡單,可將該合金加工為金屬薄板,所用工藝也常見于鋁合金制造中.