51 subscriber

Синтез нанокомпозитов на основе магния

Изучение композитов на основе магния показали устойчивый рост за последние четыре десятилетия благодаря их легкому весу, более высокому соотношению прочности к весу, пластичности, твердости, износостойкости и способности к биологическому разложению.

google картинки
google картинки

В настоящее время магниевые материалы в целом предназначены для применения в автомобильной, аэрокосмической, электронной, спортивной и биомедицинской технике.

Движущей силой интенсивных исследований в области нанокомпозитов на основе магния является их использование для смягчения последствий глобального потепления, энергопотребления и токсичности почвы, воздуха и воды.

Наличие арматуры на нанодиапазоне приводит к измельчению зерна, что приводит к усилению Холла-Петча и Орована за счет присутствия наночастиц/волокна диаметром менее 100 нм.

Первичную обработку НКМНС можно разделить на две группы:

  • маршруты ex-situ
  • in-situ.

При обработке ex-situ при изготовлении MMNCs основной проблемой является кластеризация частиц. Высокая поверхностная энергия приводит к низкой смачиваемости частиц, волокон матрицей при переработке жидкости и полу-твердых частиц.

Эти кластерные частицы приводят к неравномерности распределения арматуры в матрице, что приводит к ухудшению свойств в состоянии заливки. Такое неравномерное распределение может быть уменьшено только на продуманном этапе вторичной переработки.

Обычным жидкостным и полутвердым методом является перемешивание расплава, ультразвуковая кавитация, распад расплава (DMD) и реокарбонизация.

google картинки
google картинки

Твердотельные синтезы ex-situ представляют собой порошковую металлургию (ПМ), интенсивную пластическую деформацию (ИПД) путем аккумулятивного склеивания валков (АРБ) и пластическую деформацию путем обработки трением мешалки.

Процессы in-situ устраняют кластеризацию арматуры, так как арматура распределяется в матрице термодинамической и химической реакцией в процессе.

ММНК, обработанные на трассе ex-situ, обычно имеют микроструктурные дефекты, такие как дендриты, поры и микротрещины. Они требуют тщательной характеристики с последующим использованием технологии вторичной обработки, которая может быть нацелена на улучшение свойств, требуемых для конечного применения.

Обычными вторичными процессами являются термическая обработка, горячая экструзия, горячая прокатка, равноканальное угловое прессование (ECAP) и циклическая экструзия и сжатие (CEC).

Основная цель - дать обзор различных методов обработки, используемых в настоящее время для синтеза НМНК, их преимуществ и ограничений.

Нанокомпозиты магния, которые появляются в качестве потенциальных кандидатов во многих областях применения в авиакосмической, автомобильной и спортивной промышленности, имеющих критический вес.

Они не только значительно легче, чем алюминий и титан, но и могут обрабатываться как традиционными, так и современными методами. Мешалка является наиболее традиционной технологией крупносерийного производства, способной генерировать равномерную дисперсию наночастиц в магниевой матрице.

Улучшение использования ультразвуковой кавитации в качестве средства рассеивания наноарматуры уже принесло многообещающие результаты. Кроме того, наиболее эффективным методом осаждения расплава оказался метод распада расплава, позволяющий хорошо диспергировать нанодобавки и улучшать микроструктуру, что приводит к отличным механическим свойствам.

google картинки
google картинки

Масштабируемой технологией является также МДД. Другой подход к созданию нанокомпозитов на основе магния с использованием химической реакции для образования наноинтерметалликов в период литья называется литьем in-situ.

Технология полу-твердого литья, называемая реокастингом, применяет свойства навозной жижи для смешивания наночастиц в матрице.

Нано-композиты магния также могут быть переработаны с использованием порошковой металлургической методики, при которой сырьевая матрица и арматура предварительно смешиваются в виде порошка с помощью шаровой мельницы с последующим уплотнением и спеканием.

google картинки
google картинки

Другие твердотельные технологии обработки, такие как аккумулирующее склеивание валков и обработка фрикционным мешалкой, также оказались очень многообещающими.

Использование вторичных методов обработки наряду с первичными методами обработки может привести к улучшению микроструктурных свойств, которые являются ключевыми для улучшения механических характеристик и надежности.