科学技术

俄科学家合成新型铝材料 有望实现汽车轻量化

2020-04-28 17:30

 

  5月27日,据外媒报道,俄罗斯莫斯科国立研究型技术大学钢铁合金学院(Russian National University of Science and Technology MISIS)的科学家们将铝熔体与镍和镧混合,制成了一种兼具复合材料和标准合金优点的新型材料:非常柔韧、强度大且轻便。更快、更轻的飞机和车辆就需要更轻的材料,而最有前景的材料之一就是铝,或铝基复合材料。

  如今,铝主要通过使用纳米颗粒来进行强化,但是该过程非常昂贵且费时,而且最后结果可能也并不尽如人意。例如,可能强度只增加了5%至20%,塑性等指标却下降了10%甚至几倍。此外,纳米粒子本身就太大,有100纳米至1-2微米,而它们的体积百分比都非常小。

  从整备质量上来讲,如果想要降低整个车身自重,就需要采用新型的轻质材料,比如铝、镁、陶瓷、塑料等等。以铝为例,大家都知道铝的密度约为钢的1/3,也是应用最为广泛的轻量化材料,目前的铝合金配件已经应用于发动机气缸、气缸盖、活塞、进气歧管等等。

  国立科学技术大学的解决方案解决了粉末复合材料增强不均匀、密度低等问题,如果采用熔融工艺,铝-镍-镧(Al-Ni-La)结晶后的颗粒直径不会超过30至70纳米。由于结晶自然,颗粒会均匀分布,形成增强型结构。因此,与用粉末增强材料的类似物相比,该复合材料的强度会更大、更灵活。

  据科学家所说,此种材料主要适用于航天业和汽车业,以及用于直升机等现代机器人设计,因为减轻无人机的重量至关重要。

  汽车轻量化、节能环保及轨道交通发展,将使交通用塑料需求继续增长。目前,欧美等国的汽车塑料用量已占10%15%,中国在10%左右。随着聚烯烃的生产、加工以及催化、填充等改性技术的不断进步,聚烯烃在汽车行业的应用越来越多,尤其是在当下汽车轻量化、节能环保趋势下,车用聚烯烃改性材料更是发挥了巨大作用。

  目前汽车行业愈加追求轻量化、高性能属性的材料,通过减少汽车的整体重量,达到节省燃油目的,从而促进企业销售的增长。汽车轻量化已然成为汽车行业重要发展趋势之一,而在此趋势的推动下,众多轻量化材料的需求正迎来强劲增长。

  由于形成的结构非常特殊,因此该材料还可用于3D打印制造的复杂零部件。此外,从经济角度看,可能会带来战略意义。因为目前,俄罗斯铝工业的主要利润来自于原铝出口,生产具有附加值的新型高科技铝材料,可让俄罗斯扩大国内外铝消费市场,从而增加收益。

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