熊本發(fā)源的鎂合金
2016年12月13日 9:12 82441次瀏覽 來源: 熊本大學(xué) 分類: 鎂應(yīng)用
日本熊本大學(xué)開發(fā)出的兼具強(qiáng)度和耐熱性的創(chuàng)新型金屬原材料“KUMADAI鎂合金”受到了全球產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。
鎂在實(shí)用金屬當(dāng)中是最輕(鐵的1/4、鋁的2/3)的,由于具有這種特性,因而被使用在電腦和數(shù)碼相機(jī)的機(jī)殼上。但是,一般的鎂合金溫度達(dá)到550?600℃時(shí)開始溶解,就會(huì)著火,由于具有這種弱點(diǎn),應(yīng)用領(lǐng)域受到了限制。為克服這個(gè)課題,熊本大學(xué)大學(xué)院(研究生院)自然科學(xué)研究科的河村能人教授開發(fā)出了新型鎂合金。
在河村教授開始研究鎂合金的1999年,當(dāng)時(shí)大家都認(rèn)為鎂合金的研究已到盡頭。但是,教授仍堅(jiān)持不懈地探尋可引出鎂的新特性的金屬元素。他以1%為單位,一邊改變配合比例,一邊反復(fù)驗(yàn)證,組合數(shù)量超過了450種。結(jié)果,2003年,教授通過在鎂上追加鋅和釔(稀有金屬的1種),開發(fā)出了保留輕量特性而強(qiáng)度飛躍增大的合金,命名為“KUMADAI鎂合金”。
2006年,以熊本縣為中心的產(chǎn)學(xué)官攜手合作的5年項(xiàng)目“新時(shí)代耐熱鎂合金的基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)”啟動(dòng),邁向?qū)嵱没拈_發(fā)在加速。并且,2011年,熊本大學(xué)開設(shè)了“先進(jìn)鎂國(guó)際研究中心”,河村教授就任中心長(zhǎng)。
中心的研究課題之一是,KUMADAI鎂合金在航空器等結(jié)構(gòu)材料上的應(yīng)用。航空器的輕量化大大影響耗油量,因此,是鎂合金有希望的應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)世界的航空器產(chǎn)業(yè)具有重大影響力的美國(guó)聯(lián)邦航空局截至目前,禁止將鎂合金用于民間航空器,但接受了原材料和機(jī)體制造商的強(qiáng)烈要求,為修訂鎂禁用令,從2007年開始制定新的燃燒試驗(yàn)法。
在這個(gè)背景下,2013年2月,河村教授將KUMADAI鎂合金的樣品發(fā)送到美國(guó)聯(lián)邦航空局,委托對(duì)方使用最新燃燒試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)。然后在同年3月,他從美國(guó)聯(lián)邦航空局的負(fù)責(zé)官員處得到了“對(duì)KUMADAI鎂合金的樣品進(jìn)行4分鐘的約930℃的加熱,完全沒有著火”的結(jié)果報(bào)告。
河村教授說道:“美國(guó)聯(lián)邦航空局的合格判定基準(zhǔn)是“加熱開始2分鐘以內(nèi)不著火,加熱停止后3分鐘以內(nèi)自然熄火”。也就是說,基準(zhǔn)以燃燒為前提,但我們的樣品成績(jī)遠(yuǎn)超該基準(zhǔn)。”
之后,美國(guó)聯(lián)邦航空局解除了鎂合金的航空器禁用令,于是從2014年開始,熊本大學(xué)和波音公司的共同研究啟動(dòng)。目前,為實(shí)現(xiàn)計(jì)劃于2020年開始開發(fā)的航空器的應(yīng)用,他們正在推進(jìn)研究。河村教授說道:“如果鎂合金普及到航空器,應(yīng)該也會(huì)波及到汽車和高速鐵道車輛等其他領(lǐng)域。”
中心也在研究KUMADAI鎂合金的醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。譬如,骨折時(shí)使用的螺栓和接合板、或是插入動(dòng)脈內(nèi),使血管的流動(dòng)恢復(fù)的冠狀動(dòng)脈用支架等醫(yī)療器械應(yīng)用。通常,這些金屬制的醫(yī)療器械安裝在患部后,隔段時(shí)間需要取出來。但是,鎂安裝在體內(nèi)半年?1年,就不會(huì)再溶解,能夠減輕患者再次手術(shù)的負(fù)擔(dān)。鎂易于腐蝕的缺點(diǎn),作為優(yōu)點(diǎn)得到了有效利用。今年還計(jì)劃使用老鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
河村教授說道:“中心已具備世界最高水準(zhǔn)的研究環(huán)境。今后,將吸引應(yīng)用產(chǎn)品的工廠,將熊本縣建設(shè)成為先進(jìn)鎂合金的研究、開發(fā)和制造的全球中心。”
責(zé)任編輯:陳巖
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