镁基复合材料-项目简析
- 格式:doc
- 大小:111.50 KB
- 文档页数:7
南开大学科技成果——氢能源车用纳米结构镁基合
金复合储氢材料
项目简介针对车载氢能源的难题,开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究,特别开展了Mg纳米线的储氢性能研究。
MgH2(7.6wt%H2)是理想的轻质储氢材料之一,但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度,限制了它的发展。
为了改善镁基材料的储氢性能,通过气相传输的方法制备了不同形貌的Mg纳米线。
结果表明,改变载气流速、传输温度和沉积基底,可以控制Mg纳米线的长度和直径。
测试结果显示,Mg纳米线降低了脱附能垒,改善了热力学和动力学性能。
实验结果显示,直径为30-50nm的Mg纳米线具有良好的可逆储放氢性能。
理论计算:MgH2纳米线直径与放氢热力学性能
实验研究:Mg/MgH2纳米线直径与其吸/放氢活化能
部分实验样品 研究成果发表在J.Am.Chem.Soc.,J.Phys.Chem.C ,pds 等期刊上,授权发明专利2项。
金属基复合材料应用举例金属基复合材料是指以金属为基体,添加一种或多种增强相(如纤维、颗粒、片材等)来改善金属材料的性能和功能的一类材料。
金属基复合材料具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点,因此在航空航天、汽车、船舶、电子等领域得到广泛应用。
以下是十个金属基复合材料的应用举例:1. 铝基复合材料:铝基复合材料由铝基体和增强相(如陶瓷颗粒、碳纤维等)构成,具有低密度、高强度、耐磨损等特点。
在航空航天领域,铝基复合材料被用于制造飞机机身、航天器传动系统等部件。
2. 镁基复合材料:镁基复合材料具有低密度、高比强度和良好的导热性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
例如,在汽车行业中,镁基复合材料被用于制造车身结构和发动机零部件,可以减轻车重,提高燃油效率。
3. 钛基复合材料:钛基复合材料由钛基体和增强相(如陶瓷颗粒、纤维等)构成,具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域,钛基复合材料被用于制造飞机发动机叶片、航天器外壳等高温部件。
4. 镍基复合材料:镍基复合材料由镍基体和增强相(如陶瓷颗粒、纤维等)构成,具有高温强度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域,镍基复合材料被用于制造航空发动机涡轮叶片、燃烧室等高温部件。
5. 铜基复合材料:铜基复合材料由铜基体和增强相(如碳纤维、陶瓷颗粒等)构成,具有高导电性和高热导率。
在电子领域,铜基复合材料被用于制造高性能散热器、电子封装材料等。
6. 钨基复合材料:钨基复合材料由钨基体和增强相(如碳纤维、陶瓷颗粒等)构成,具有高密度、高熔点和高强度。
在核工业领域,钨基复合材料被用于制造核反应堆材料、高温组件等。
7. 铁基复合材料:铁基复合材料由铁基体和增强相(如碳纤维、陶瓷颗粒等)构成,具有高强度和良好的耐磨性。
在机械制造领域,铁基复合材料被用于制造高性能齿轮、轴承等零部件。
8. 锆基复合材料:锆基复合材料由锆基体和增强相(如陶瓷颗粒、纤维等)构成,具有高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。
镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况摘要:镁基复合材料因其轻量化和高性能而成为当今高新技术领域中最富竞争力和最有希望采用的复合材料之一。
大致笔述了常用镁基复合材料研究概况、制备技术、性能及应用前景。
关键词:镁基复合材料制备技术性能应用Fabrication,Properties and Application of M agnesium—matrix CompositesDONG Qun CHEN Liqing ZHAO Mingjiu BI Jing(Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China)Abstract Magnesium—matrix composites with lightweight and high performance are becoming one of themost competitive and promising candidates in the applications of high—tech fields.An overview is made on the fabri—ating techniques,mechanical properties and applications for the typical magnesium—matrix composites,and theresearch trend is proposedKey words magnesium matrix composite,fabrication,properties,application. 0引言:镁基复合材料是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料【E1】,主要特点是密度低、比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等;此外,还具有电磁屏蔽和储氢特性等,是一类优秀的结构与功能材料,也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一;在航空航天、军工产品制造、汽车以及电子封装等领域中具有巨大的应用前景。
颗粒增强镁基复合材料颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点,已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向。
颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等,其中铝基复合材料发展最快;而镁的密度更低,有更高的比强度、比刚度,而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能,镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。
镁基复合材料因其密度小,且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能,受到航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视。
颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比,具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易成型、易机械加工等特点,是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。
一、制备方法1、粉末冶金法粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压,然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压,最后加工成型得复合材料的方法。
粉末冶金的特点:可控制增颗粒的体积分数,增强体在基体中分布均匀;制备温度较低,一般不会发生过量的界面反应。
该法工艺设备较复杂,成本较高,不易制备形状复杂的零件。
2、熔体浸渗法熔体浸渗法包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。
压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件,加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中,制成复合材料采用高压浸渗,可克服增强颗粒与基体的不润湿情况,气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。
无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下,不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。
该工艺设备简单、成本低,但预制件的制备费用较高,因此不利于大规模生产。
增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。
负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件中。
由负压浸渗制备的SiC/Mg颗粒在基体中分布均匀。
镁基复合材料的应用及发展镁基复合材料是一种由镁合金基体和其他增强材料组成的复合材料。
镁合金具有低密度、高比强度和良好的机械性能等优点,但其在高温和腐蚀环境下的性能较差。
通过将其他增强材料与镁合金基体结合,可以改善镁合金的性能,并拓展其应用领域。
以下将详细介绍镁基复合材料的应用及发展。
一、航空航天领域镁基复合材料在航空航天领域有着广泛的应用。
由于镁合金具有低密度和高比强度,可以减轻飞机和航天器的重量,提高其燃油效率和载荷能力。
同时,镁基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能,可以在恶劣的环境下使用。
目前,镁基复合材料已经成功应用于飞机结构、发动机零部件、导弹和航天器等领域。
二、汽车工业镁基复合材料在汽车工业中也有着广泛的应用前景。
由于镁合金具有低密度和良好的机械性能,可以减轻汽车的重量,提高燃油效率和行驶性能。
此外,镁基复合材料还具有良好的吸能性能,可以提高汽车的碰撞安全性。
目前,一些汽车制造商已经开始使用镁基复合材料制造车身和零部件,以实现轻量化和节能减排的目标。
三、电子领域镁基复合材料在电子领域也有着广泛的应用。
由于镁合金具有良好的导电性能和热传导性能,可以用于制造电子器件和散热器等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗电磁干扰性能,可以提高电子设备的稳定性和可靠性。
目前,一些电子产品中已经开始使用镁基复合材料,如手机、平板电脑和电视等。
四、医疗领域镁基复合材料在医疗领域也有着潜在的应用价值。
由于镁合金具有良好的生物相容性和生物降解性,可以用于制造骨科植入物和修复器械等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗菌性能,可以预防感染和促进伤口愈合。
目前,一些医疗器械制造商已经开始研发和应用镁基复合材料,以提高医疗器械的性能和安全性。
随着科学技术的不断进步,镁基复合材料的应用领域还将不断拓展。
未来,随着材料制备技术的改进和材料性能的提高,镁基复合材料有望在更多领域发挥重要作用。
同时,还需要进一步研究镁基复合材料的制备工艺、性能测试和应用评价等方面的问题,以推动其在实际应用中的发展。
镁基复合材料的应用镁基复合材料是一种以镁合金为基体,与其他金属、陶瓷、聚合物等材料进行复合加工而成的新型材料。
它具有密度低、比强度高、耐热性好等优点,因此在航空航天、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用前景。
镁基复合材料在航空航天领域的应用是其重要领域之一。
随着航空航天技术的发展和需求的提高,要求材料具有较轻的重量、良好的机械性能和热稳定性,镁基复合材料因其优异的特性而备受关注。
它可以用于制造飞机结构件、发动机零部件、燃料箱等,无形中减轻了飞机的自重,提高了航空器的使用效率,降低了燃油消耗,对于航空航天工业的可持续发展具有重要意义。
镁基复合材料在汽车领域也有着广泛的应用前景。
如今,人们对汽车的轻量化要求越来越高,以降低燃油消耗、减少污染、提升汽车性能和安全性。
而镁基复合材料因其轻质、高强度、抗腐蚀等特性,被广泛应用于汽车制造中,可以制造车身结构件、发动机零部件、悬挂系统等。
相对于传统的金属材料,镁基复合材料的使用可以使汽车减重,提高燃油经济性,降低尾气排放,同时提高汽车的安全性。
在电子领域,镁基复合材料也被广泛应用于各种电子产品的制造中。
它可以用来制造手机壳体、电脑外壳、平板电脑等产品的外壳,使得产品更轻便、耐用。
镁基复合材料还具有良好的导电性和热传导性,可以帮助电子产品散热,在保证产品性能的同时提高了产品的使用寿命。
医疗领域也是镁基复合材料广泛应用的领域之一。
由于镁合金具有生物相容性和生物降解性,因此被用于医疗器械的制造。
镁基复合材料可以用来制造骨骼植入物、手术器械等,与人体组织相容性好,不会对人体造成额外的伤害,并且可以在合适的时间内降解吸收,减少了二次手术的风险。
镁基复合材料在航空航天、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展和对材料性能要求的提高,相信镁基复合材料在未来会有更广泛更深入的应用,为各行各业带来更多的发展机遇。
镁基复合材料的性能及应用罗文昌2013121532摘要:镁基复合材料因其轻量化和高性能而成为当今高新技术领域中最富竞争力和最有希望采用的复合材料之一。
本文将综述镁基复合材料的不同制备方法及其对复合材料组织、结构、性能的影响,并提出镁基复合材料的研究和发展方向。
关键词:镁基复合材料;基体镁合金;性能;应用;发展1.引言现代科学的发展和技术的进步,对材料性能提出了更高的要求,往往希望材料具有某些特殊性能的同时,又具备良好的综合性能。
复合材料是将两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。
近年来,金属基复合材料在许多领域得到了应用。
目前金属基复合材料的制备方法已有很多,并在铁基、镁基、铜基、铝基、钛基等金属基复合材料中取得了比较大的成功。
镁基复合材料是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料主要特点是密度低、比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等;此外,还具有电磁屏蔽和储氢特性等,是一类优秀的结构与功能材料,也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一;在航空航天、军工产品制造、汽车以及电子封装等领域中具有巨大的应用前景。
根据镁基复合材料的特点,结合原有的金属基复合材料的制备工艺,材料工作者尝试了多种新的适合制备镁基复合材料的方法与工艺,对研制、开发镁基复合材料起到了很好的促进作用。
2.镁基复合材料的组织与性能相对于传统金属材料和铝基复合材料,有关镁基复合材料的组织与性能的研究目前虽然已经取得了一定的成果,但还不够全面深入,力学性能数据分散性也比较大,仍处于探索性研究阶段。
材料工作者对镁基复合材料的耐磨性能和疲劳断裂机理进行了研究,并围绕镁基复合材料的力学性能及物理性能做了一些工作。
力学性能主要集中于复合材料的拉伸与压缩性能,时效特性,以及低温与高温超塑性等方面;物理性能有阻尼性能和储氢性能等研究内容。
镁基储氢材料一、引言随着能源和环境问题的日益严重,寻找可再生、清洁的能源已成为全球研究的热点。
储氢技术作为一种高效、环保的能源储存方式,备受关注。
而镁基储氢材料以其高密度、低毒性、丰富资源等优点,成为当前研究的热点之一。
二、镁基储氢材料的分类1. 金属镁及其合金金属镁及其合金是最常见的镁基储氢材料之一。
它们具有较高的理论储氢容量和较好的可逆性,但存在反应动力学慢和加工难度大等问题。
2. 镁纳米颗粒镁纳米颗粒是指直径小于100纳米的纳米颗粒。
它们具有极高的比表面积和活性,可以显著提高反应速率和吸放氢性能。
3. 镁基复合材料镁基复合材料是指将金属镁或其合金与其他材料(如碳纤维、陶瓷等)组合而成。
这种复合材料既具有原有材料的优点,又能够弥补其缺点,具有较好的储氢性能和机械性能。
三、镁基储氢材料的制备方法1. 机械球磨法机械球磨法是一种常用的制备镁基储氢材料的方法。
该方法通过高能球磨机将金属镁或其合金与其他添加剂混合,形成纳米颗粒或复合材料。
2. 溶液法溶液法是利用化学反应在溶液中制备镁基储氢材料的方法。
该方法可以控制反应速率和反应物比例,获得较好的控制性和均匀性。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种利用化学气相沉积技术在高温下制备纳米颗粒或薄膜的方法。
该方法可以获得高纯度、高活性的镁基储氢材料。
四、镁基储氢材料的应用前景1. 新能源汽车随着新能源汽车市场不断扩大,对于高效、安全、环保的储氢技术需求也越来越大。
镁基储氢材料以其高密度、低毒性等优点,成为新能源汽车储氢技术的研究热点。
2. 能源存储镁基储氢材料可以作为一种高效、可再生的能源存储方式,应用于电力系统和微网等领域,具有广阔的应用前景。
3. 其他领域镁基储氢材料还可以应用于航空航天、光伏发电、水利水电等领域,具有广泛的应用前景。
五、结论镁基储氢材料作为一种高效、环保的能源储存方式,具有广阔的应用前景。
随着相关技术和制备方法不断改进和完善,相信镁基储氢材料将会得到更加广泛的应用。
镁基复合材料镁基复合材料是一种新型的轻质高强材料,由镁合金作为基体,与其他材料进行复合制备而成。
镁合金作为一种轻质金属材料,具有优异的比强度和比刚度,同时具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
然而,由于镁合金的塑性和韧性较差,限制了其在一些特殊环境下的应用。
因此,将镁合金与其他材料进行复合,以期获得更好的综合性能,成为了一种重要的研究方向。
首先,镁基复合材料可以通过增强相的添加来提高其力学性能。
常见的增强相包括碳纤维、陶瓷颗粒、纳米颗粒等。
这些增强相可以有效地提高材料的强度和刚度,同时不影响其轻量化的特性。
例如,碳纤维具有极高的拉伸强度和模量,可以显著提高镁基复合材料的强度和刚度,使其在航空航天领域得到更广泛的应用。
其次,镁基复合材料还可以通过表面处理来改善其耐腐蚀性能。
镁合金本身具有良好的耐腐蚀性能,但在一些特殊环境下,仍然会受到腐蚀的影响。
因此,采用表面涂层、阳极氧化等方法对镁基复合材料进行表面处理,可以有效地提高其耐腐蚀性能,延长材料的使用寿命。
例如,采用阳极氧化处理可以在镁合金表面形成致密的氧化层,有效地阻止了腐蚀介质的侵蚀,提高了材料的耐腐蚀性能。
此外,镁基复合材料还可以通过热处理来改善其综合性能。
通过合理的热处理工艺,可以有效地调控材料的组织和性能,提高其强度、塑性和耐热性能。
例如,采用固溶处理和时效处理工艺可以显著提高镁基复合材料的强度和耐热性能,使其在高温环境下具有更好的稳定性和可靠性。
总的来说,镁基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良性能,是一种具有广阔应用前景的新型材料。
通过增强相的添加、表面处理和热处理等方法,可以进一步提高镁基复合材料的综合性能,满足不同领域对材料性能的要求,推动其在航空航天、汽车、电子等领域的应用。
相信随着技术的不断进步和研究的深入,镁基复合材料将会得到更广泛的应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
木炭机知识镁基复合材料主要由镁合金基体及增强相组成,镁合金基体一般为镁铝锌合金、镁铝硅合金、镁铝锰合金、镁锂合金及镁铝稀土合金。
目前使用的增强相主要有碳纤维、碳化硅、氧化铝及碳化硼颗粒等。
随着新型制造工艺的研究发展,镁基复合材料在航天航空、汽车、核工业、铸造、运动娱乐以及其他先进的工程方面得到了更广泛的应用。
体积分数为30%的碳纤维增强镁基复合材料(Cp—Mg),其界面剪切强度为40MPa,而镁合金(Mg一4A1)的界面剪切强度为20Mpa。
1.阅读图纸,初步检查工件的形状尺寸在划线前,要仔细阅读图样,详细了解工件上需要划线的部位,明确工件及其划线的有关部分的作用和要求,了解有关工件的加工工艺。
按照图纸初步检查毛坯的误差情况,检查毛坯尺寸是否能保证所有要加工的表面均有足够的加工余量,不加工表面是否存在图纸上不允许的缺陷(如气孔、裂纹等)。
2.清理工件毛坯件在划线以前,先要清理干净氧化铁皮、飞边、残留的泥砂、污垢,以及已加工工件上的毛刺、铁屑等。
否则将影响划线的清晰度和损伤划线工具。
当需要利用毛坯空档处的某点(如圆孔的中心点)划其它线条时,必须在该空档处加塞木块。
3.涂色(1)涂色的目的使划出的线条清楚。
为了使划出的线条清楚,一般都要在工件的划线部位涂上一层薄而均匀的涂料。
(2)划线的涂料常用的有石灰水、酒精色溶液和硫酸铜溶液在其中石灰水加入适量的牛皮胶来增加附着力,一般用于表面粗糙的铸、锻件毛坯上的划线;酒精色溶液(在酒精中加漆片和紫蓝颜料配成)和硫酸铜溶液,用于已加工表面上的划线。
也可在工件上涂粉笔墨汁等。
(3).选定划线基准划线基准就是划线时的起始位置。
也就是划线时,工件上用来确定其它点、线、面位置时所依据的点、线或面。
(4)划线基准的选择原则通常选择工件的平面、对称中心面或线、重要工作面作为划线基准。
合理地选择划线基准是做好划线工作的关键。
只有划线基准选择得好,才能提高划线的质量和效率,以及相应提高工件合格率。
镁锂合金及镁基复合材料市场发展现状引言镁锂合金及镁基复合材料是当前新兴的轻质高性能材料,在航空航天、汽车工业、电子设备、机械制造等领域有广泛应用。
本文将探讨镁锂合金及镁基复合材料市场的发展现状。
市场需求与发展趋势随着全球工业化进程的加快和环保意识的提高,轻质高强材料的需求急剧增长。
相较于传统金属材料,镁锂合金及镁基复合材料具有密度小、强度高、热导率高、耐腐蚀性好等优点,因此在众多领域中具有广阔的市场前景。
在航空航天领域,镁锂合金及镁基复合材料被广泛应用于飞机结构、发动机零部件等关键设备中。
其轻质高强的特性可以显著减轻飞机重量,提高燃油效率,从而降低运营成本。
在汽车工业中,镁锂合金及镁基复合材料可以用于制造车身结构、发动机零部件、底盘等。
随着电动汽车产业的迅速发展,对于轻量化材料的需求也在增加,而镁锂合金及镁基复合材料具有良好的电导率和抗腐蚀性能,因此被广泛应用于电动汽车的制造。
在电子设备领域,随着智能手机、平板电脑等移动终端的普及,对于更轻薄、高性能的材料需求也在增加。
镁锂合金及镁基复合材料因其轻质高强和电磁屏蔽性能,在电子设备的外壳、散热片等方面有广泛应用。
此外,在机械制造、船舶工业、建筑领域等,镁锂合金及镁基复合材料也被广泛应用。
随着新材料技术的不断进步和应用领域的不断拓展,预计镁锂合金及镁基复合材料市场将有更大的发展空间。
市场现状与挑战虽然镁锂合金及镁基复合材料市场具有广阔的前景,但目前仍面临一些挑战。
首先,镁锂合金及镁基复合材料的生产成本相对较高,这主要是因为镁锂合金及镁基复合材料的制备工艺较为复杂,且镁资源的提取与加工工艺较为困难。
因此,如何降低生产成本是当前亟待解决的问题。
其次,镁锂合金及镁基复合材料在可焊接性、耐腐蚀性和可加工性等方面存在一定的局限性。
这些问题不仅困扰着材料制造商,也制约了其应用范围的扩大。
最后,镁作为一种化学活性金属,在氧化、腐蚀等方面具有一定的缺陷。
因此,在存储、加工和运输等环节需要采取相应的防护措施,以确保材料的质量和安全性。
镁基新材料项目的建设意义摘要:一、镁基新材料的概述二、镁基新材料项目的建设意义1.提高我国新材料产业的技术水平2.促进我国镁资源的开发利用3.推动相关产业链的发展4.满足国内外市场需求5.有利于环境保护和资源节约三、镁基新材料项目的发展前景正文:镁基新材料项目作为一种新兴的项目,在我国的发展日益受到重视。
镁基新材料具有轻质、高强度、环保等优点,广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
以下是镁基新材料项目的建设意义及发展前景。
首先,镁基新材料项目的建设有助于提高我国新材料产业的技术水平。
镁基新材料项目作为一种高科技项目,其建设与发展将带动我国新材料产业的技术创新,进一步提升我国在新材料领域的竞争力。
其次,镁基新材料项目的建设有利于促进我国镁资源的开发利用。
我国镁资源丰富,但开发利用程度相对较低。
镁基新材料项目的建设将有助于提高我国镁资源的利用率,实现资源优势向经济优势的转化。
再次,镁基新材料项目的建设可以推动相关产业链的发展。
镁基新材料项目的发展将带动上下游产业链的发展,包括镁矿开采、加工,以及相关设备、技术的研究与开发等,从而形成一个完整的产业链,促进地区经济发展。
此外,镁基新材料项目的建设有助于满足国内外市场需求。
随着科技的不断进步和市场对新材料的需求日益增长,镁基新材料项目的发展前景广阔。
项目的建设将有助于满足国内外市场对镁基新材料的需求,提升我国在国际市场的地位。
最后,镁基新材料项目的建设有利于环境保护和资源节约。
镁基新材料具有环保优势,其在生产过程中产生的废弃物较少,有利于减轻环境污染。
同时,镁基新材料可以替代一些传统材料,节省资源消耗,有利于实现可持续发展。
总之,镁基新材料项目的建设具有重要的意义。
在政策扶持和市场需求的推动下,镁基新材料项目的发展前景十分广阔。
镁基复合材料发展现状
镁基复合材料是一种具有轻质、高强度和耐腐蚀性能的材料,
具有广阔的发展前景。
目前,镁基复合材料的发展现状可以从以下
几个方面来进行分析:
1.材料研发,目前,镁基复合材料的研发主要集中在合金化、
增强相选择、界面处理等方面。
通过合金化可以改善镁基材料的强
度和耐腐蚀性能,增强相的选择和界面处理可以有效提高材料的力
学性能和耐热性能。
2.制备工艺,针对镁基复合材料的制备工艺,目前主要包括挤压、热压、粉末冶金等多种方法。
随着制备工艺的不断改进,镁基
复合材料的生产成本逐渐降低,生产效率逐步提高。
3.应用领域,镁基复合材料在航空航天、汽车制造、电子设备
等领域具有广泛的应用前景。
在航空航天领域,镁基复合材料可以
用于制造飞机结构件和发动机零部件,能够大幅减轻飞机重量,提
高燃油利用率;在汽车制造领域,镁基复合材料可以用于制造车身
结构件和发动机零部件,有望实现汽车轻量化,提高燃油经济性;
在电子设备领域,镁基复合材料可以用于制造轻薄的电子产品外壳,
提高产品的便携性和耐用性。
总的来说,镁基复合材料在材料研发、制备工艺和应用领域都取得了一定的进展,但仍然面临着一些挑战,比如界面反应控制、成本降低等问题。
随着科学技术的不断进步,相信镁基复合材料会在未来得到更广泛的应用和发展。
镁基复合材料-项目简析
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
商丹循环工业经济园区
年产5万吨镁基复合材料
项目简析
1、项目名称:
商丹园区年产5万吨镁基复合材料项目
2、产业政策:
复合材料是国家发改委大力倡导和积极支持的高科技产品,项目属于《产业结构调整指导目录》(2011)鼓励类项目。
3、产品及用途:
金属复合材料属于复合材料的一类,是一门相对较新的材料学科,仅有40余年的发展历史。
单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料难以满足对材料的多方面性能要求,复合材料因此被积极研发。
金属复合材料是指利用复合技术将多种性能不同的金属、非金属在界面上实现冶金结合而形成的材料,能够极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能。
按基体类型分,主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。
目前铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟。
镁基复合材料主要以镁铝合金为基体,以陶瓷颗粒、纤维或
晶须作为增强体。
制成的镁基复合材料,集超轻、高比刚度、高比强度于一身,该类材料比铝基复合材料更轻,具有更高的比强度和比刚度,成为航空航天等领域的优选材料。
4、市场分析:
镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料,因其密度小(1.74 g/cm3),仅为铝的2/3,且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能和耐高温性能,在航天、航空、电子、汽车、轮船、先进武器等方面均具有广泛的应用前景。
近年来,镁基复合材料下游行业需求增长带来镁基复合材料市场需求的扩张,行业销售增长明显,产品供不应求。
在国家“十二五”规划和产业结构调整的大方针下,镁基复合材料面临巨大的市场投资机遇,行业有望迎来新的发展契机。
5、生产工艺:
镁基复合材料的增强体主要有长纤维、短纤维、颗粒和晶须等,其中颗粒增强金属基复合材料制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点,成为金属基复合材料领域最重要的研究方向,正在向工业规模化生产和应用发展。
5.1常用的基体镁合金
镁基复合材料要求基体组织细小、均匀,基体合金使用性能良好。
根据镁基复合材料的使用性能,对侧重铸造性能的镁基复
合材料可选择不含Zr的铸造镁合金为基体;侧重挤压性能的则一般选用变形镁合金。
这些基体镁合金主要有镁铝锌系(A731、AZ61、AZ91)、镁锌锆系、镁锂系、镁锌铜系(ZC71)镁锰系、镁稀土锆系、镁钍锆系和镁钕银系等。
纯镁的强度较低,不适合作为基体。
5.2常用的颗粒增强体
根据镁基复合材料的使用性能、基体镁合金的种类和成分来选择所需的颗粒增强体,要求增强体与基体物理、化学相容性好,应尽量避免增强体与基体合金之间的有害界面反应,并使其与基体润湿性良好,载荷承受能力强等。
选择所需的颗粒增强体包括:
①碳化物SiC颗粒
②硼化物TiB2颗粒
③氧化物MgO
④金属间化合物Mg2Si
制备方法可分为外加颗粒和原位内生颗粒法两种。
5.3工艺方法
5.3.1粉末冶金法
粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增强体颗粒均匀混合后在模具中冷压,然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压,最后加工成型得复合材料的方法。
该法工艺设备较复杂,成本较高,不易制备形状复杂的零件。
5.3.2熔体浸渗法
包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。
压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件,加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中,制成复合材料采用高压浸渗,可克服增强颗粒与基体的不润湿情况,气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。
无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下,不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。
该工艺设备简单、成本低,但预制件的制备费用较高,因此不利于大规模生产。
5.3.3全液态搅拌法
在保护气氛下,将增强颗粒加入熔融的镁合金基体中,再进行机械搅拌,最后浇铸成型。
此方法设备以及工序简单,成本也较低,但在搅拌的过程中容易产生气孔,另外由于增强颗粒与基体的密度不同易发生颗粒沉积和团聚的现象。
5.3.4半固态搅熔铸造法
半固态搅熔铸造法是指将增强颗粒加入由机械搅拌的半固态基体中,待混合均匀后升至熔点温度浇铸,凝固后得到镁基复合材料的方法。
此方法可以避免全液态搅拌法易产生气孔和发生颗粒沉积及团聚的现象。
该工艺较有利于大规模工业生产。
5.3.5喷射沉积法
此工艺首先用高压的惰性气体流将液态镁合金雾化,形成熔融状态的镁合金喷射流,同时将增强颗粒喷入镁合金喷射流中,使颗粒和基体的混合体沉积到衬底上,凝固后得到镁基复合材
料。
该工艺所制备的复合材料颗粒在基体中分布均匀、凝固快,界面反应较少。
此方法技术要求高、成本大。
综合考虑,拟选用半固态搅熔铸造法。
6、原材料供应:
主要原料镁铝合金依托产业链前端的“商丹园区年产10万吨镁铝合金项目”;所需的颗粒增强体主要通过外购解决。
7、项目选址:
项目拟建于商丹循环工业经济园区内,以大企业引领、园区承载、集群化发展的模式,形成金属镁→镁合金→镁基复合材料循环发展产业链。
8、能耗状况:
产品生产过程中用电量较大。
9、环境影响:
本项目运用物理工艺将镁铝合金加工成镁基复合材料,生产过程无化工工艺,不使用有毒有害物质,所以企业无特别污染物排放。
一般污染物有:粉尘、废水和生产过程中产生的噪音。
10、经济及社会效益预测:
项目总投资约1.8亿元。
建成达产后,预计年销售收入可达13亿元,实现净利润0.5亿元,上缴各类税金0.6亿元。