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北卡大学利用新结构提高汽车铝面板强度

【切口和割口应在老化后时行铝道】北卡罗来纳州立大学的研究人员近日开发出一种新的技术，能够制造出用于商用车车架或汽车面板的高强度镁合金。镁合金通过热轧法实现晶体层的堆垛层错现象（stackingfaults），产生的效果是镁合金的屈服强度（yieldstrength）达到575兆帕，极限强度（ultimatestrength）达到600兆帕，延展性等级为中（5.2%均匀伸长率）。

纳米间距堆积层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，它是晶体结构层正常的周期性重复堆垛电控设备顺序在某二泵壳层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。

由于镁金属储量丰富、密度较低、可铸性强、循环利用率高，镁以及镁合金在近几年被逐渐应用于汽车面板制造中。然而，镁合金的强度不足在很大程度上限制了其应用，普通镁合金的拉伸屈服强度为而这款注塑支柱做到了50兆帕，平均伸长率为2%-8%。

除了传统沉淀强化（precipitationcontrol）工艺，增强镁合金强度主要依靠两种手段：靠前种，晶粒细化。晶粒细化就是对凝固的金属进行振动和搅动，一方面依靠从外面输入能量促使晶核提前形成，另一方面使成长中的枝晶破碎，要加打号机快改变这类局面增加晶核数目。目前已采取的方法有机械搅拌、电磁搅拌、音频振动及超声波振动等。利用机械或电磁感应法搅动液穴中熔体，增加了熔体与冷凝壳的热交换，液穴中高效节能无污染熔体温度降低，过冷带增大，破碎了结晶前沿的骨架，出现了大量可作为结晶核的枝晶碎块，从而使晶粒细化。通过这种方法，铝合金的屈服强度将达到较高600兆帕，并形成均匀分布长期有序结构。

另一种增强铝合金强度的方法能够用来获得超细晶粒（直径小于1微米）。高浓度晶界(GBs)存在于超细晶粒的微观结构中形成晶粒原子位移的屏障，限制分子运动，从而提切削刀具高了镁合金的强度。但此方法对屈服强度的提升作用并不大，往往只能从250兆帕提升到400兆帕左右。此外，虽然位错滑移（dislocationslip）是提升铝合金延展性和强度的有效方法，但细化晶粒会抑制形变双晶（deformationtwinning）的原有属性，导致超细化晶粒在低温环境下强度降低，不利于进一步加工成型。

研究人员选择镁合金、钆（gadolinium）、钇（yttrium）、银和锆（zirconium）等材料均能够通过热轧法形成纳米间距堆垛层错结构。高密度的层错结构允许材料进一步的加工和成型。

理论上，新型铝合金的强度为传统铝合金的两倍，其重量则只有钢材的一半，非常适合运用于运输车辆的车架或汽车面板中。