Компоненты на основе магния становятся все более популярными в ряде отраслей промышленности. В результате все большее внимание уделяется магниевым сплавам, которые улучшают качества металла, одновременно уменьшая проблемы с его интеграцией. Ученые-материаловеды производят новые интересные магниевые сплавы, которые обладают инновационными свойствами и характеристиками, помогая расширить спектр применения металла в будущем.
Сверхпрочные сплавы – прочность и пластичность
Хорошо известно, что магний имеет низкую поверхностную твердость, что затрудняет его использование в износостойких и несущих нагрузках изделиях. Более того, он также демонстрирует худшие свойства предела текучести и способности к деформации по сравнению с более широко используемыми металлами, такими как алюминий и сталь. Традиционные литые и деформируемые магниевые сплавы повышают эту прочность до 160 и 300 МПа, но после дополнительных испытаний эти показатели не соответствуют требуемым стандартам.
Последние достижения в области материаловедения привели к открытию сверхпрочных магниевых сплавов. Эти сплавы имеют нанокристаллические структуры, которые имеют мелко расположенные плоские дефекты (stacking faults) через фазы длиннопериодных плоских дефектов (Long-period stacking order) или демонстрируют квазикристаллические структуры. Плоские дефекты представляют собой плоские кристаллические дефекты в металлах и сплавах , которые можно адаптировать для повышения прочности и пластичности, тогда как квазикристаллы представляют собой интерметаллические структуры, которые плотно упакованы и обладают высокой твердостью и прочностью . Тщательно регулируя содержание металла в сплавах Mg-TM-RE, ученые-материаловеды могут достичь значений предела текучести в диапазоне от 450 до 600 МПа, что открывает будущие возможности использования магния в изделиях с большим весом.
Новый сплав для литья под высоким давлением — исключительная термическая стойкость
Гибкость и пластичность магния делают его чрезвычайно простым в механической обработке и возможности литья под давлением. По этой причине литье под высоким давлением (ЛПВД) является распространенным процессом массового производства деталей сложной геометрии из магния и магниевых сплавов. Однако не существует ЛПВД магниевых сплавов, которые сохраняли бы надежные структурные и механические характеристики при температуре выше 200°C для экстремальных температурных условий.
Ученые-материаловеды недавно разработали магниевый сплав, отлитый под давлением (Mg-RE-Al), который демонстрирует приемлемый предел текучести (94 МПа) и прочность на разрыв при температурах до 300°C . Это на 42% больше, чем у следующего лучшего магниевого сплава, литого под давлением при высоких температурах, со стабильной жесткостью в экстремальных условиях. Благодаря этой инновации автомобильные и промышленные инженеры вскоре смогут интегрировать сложные магниевые компоненты в двигатели внутреннего сгорания и электроинструменты, чтобы снизить вес и сохранить достаточную производительность.
Сплавы с высокой теплопроводностью – впечатляющее рассеивание тепла
Рассеяние и отвод тепла являются важными факторами для электроники, позволяющими избежать повреждения компонентов из-за перегрева. Металлические радиаторы используются в специализированных конструкциях для эффективного рассеивания тепла, выделяемого этими компонентами, и увеличения срока их службы. Алюминий является наиболее часто используемым металлом для этих компонентов, поскольку он доступен по цене и демонстрирует эффективное рассеивание тепла 210 Вт/мК (ватт на метр-кельвин).
Разработчики электромобилей и портативных устройств все чаще ищут способы уменьшить вес своих устройств, чтобы повысить энергоэффективность и обеспечить более рациональные конструкции. Этого можно достичь с помощью магния, но многие сплавы имеют значительно более низкую мощность 68 Вт/мК, что слишком мало для защиты важных компонентов от термического повреждения.
Ученые-материаловеды разработали магниевый сплав (Mg-Si-Zn-Ca), теплопроводность которого составляет 126 Вт/мК . Это позволяет разработчикам устройств эффективно включать магний в компоненты радиатора, чтобы снизить вес и повысить эффективность своих конструкций. Более того, это открывает возможности для использования магния в ряде новых применений, демонстрируя новые захватывающие свойства рассеивания тепла.
Заключение
Инновационные свойства, продемонстрированные новыми магниевыми сплавами, укрепили его звание металла будущего. Он не только демонстрирует исключительное соотношение прочности и веса как отдельный металл, но теперь также демонстрирует чрезвычайную прочность, теплопроводность и термическое сопротивление благодаря революционной науке о материалах.