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業內標準抱殘守缺 納米金屬胎死腹中?

時間:2019-01-16 11:34:07作者:

許多車企正在尋找可供當前汽車生產線使用的先進高強度鋼材,許多合金可增強材料的強度,但也會改變金屬的成型性能,當采用衝壓技術將其加工為所需的形狀時,材料可能會開裂。因此,納米金屬逐步進入業內人士的視線。

NanoSteel研發新納米材料

業內標準抱殘守缺 納米金屬胎死腹中?

NanoSteel公司采用全新的配方及熱化學(thermochemistry)技術生產了新款散裝鋼材,該材料含有納米級微結構(nanoscale microstructures),其極好地融合了材料的強度及延展性(ductility)。

生產該款納米金屬時,盡管其采用了常規的鋼合金元素,但卻采用了全新的合金元素配比(novel ratioses),因為工藝控製及合金占比決定了材料的特性。該合金鋼強度更高,成型性能更強,可被車企用於製造汽車零部件。

汽車行業正在推動第三代先進高強度鋼,該材料的特性尚無準確定義,但發布的數據顯展現了現款及第三代先進高強度鋼的抗拉強度及延伸率(elongation percentages)。納米金屬有助於為車輛減重、提升其強度,通過對材料內化學元素所占比例進行微調,進而影響最終產品的性能。

微合金化

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若元素的配比因素如此重要,怎樣才能改變金屬特性呢?

許多添加劑所含的特定金屬(specific alloy)不足0.5%,然而,隻需0.03%的含量就足以改變該材料的特性。通過加入微量添加物,就可改變產品的微結構。通常,鋼材可提升強度,因為合金能減緩奧氏體的(austenite)的再結晶(recrystallization),該過程將導致顆粒尺寸變得更為細微。

另一個示例是:少量的铌(niobium)及釩(vanadium)可提升表麵的硬度,進而提升耐磨損能力,即所謂的碳氨共滲(carbonitriding)。對顆粒尺寸、形狀進行精煉、提升少量合金添加物的散布來珩磨(hone)金屬,可提升其金屬特性。此外,在某些情況下,微合金化無需退火(annealing)。

工藝控製及金屬層

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位於西雅圖的Modumetal公司正采用一項專利工業及電化學工藝,生產一種名為“納米層壓合金(nano-laminated alloys)”。其采用電化學工藝,使金屬積聚到納米級金屬層內基材上,可改變其成分或微結構,抑或同時改變兩者。

金屬基體複合材料(Metal Matrix Composites,MMCs)

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金屬基體複合材料的設計要求頗為嚴格,在減輕材料質地的同時確保其生產率,該類材料目前正被用於汽車及航天等各大行業。

MMC的優點很多,包括:承溫能力(temperature capability)較高、防火性能較好、橫向剛度及強度(transverse stiffness and strength)、無吸濕性(moisture absorption)、導電性及導熱性較好。對上述特性及輕量化的要求驅動了市場發展,尤其是鋁質MMCs,目前鋁材占據了MMC市場最大的份額(約占3成)。

材料腐蝕對全球GDP的影響

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微合金化及MMC可提升機械特性,而其化學特性或將為全球省下數萬億美元。據Modumetal首席執行官間總裁Christina Lomasney表示:“美國腐蝕工程師協會(National Association of Corrosion Engineers)做過一項研究,其發現由於金屬腐蝕,全球GDP損失高達4.1%。”

電鍍法(Electroplating)自19世紀初就已被采用,如今該技術變得越發成熟。當時,該技術始於製作鋅鎳(Zn-Ni)塗層,用於防腐蝕及防磨損。塗層中,鋅與鎳的所占的比例分別為85%及15%,在電鍍塗層後,即使經成型或彎曲,其耐腐蝕性能得以保留。此外,鋅鎳塗層可應對熱應力。

汽車及航空行業也采用了大量納米金屬,但由於其對基礎設施造成腐蝕,每年GDP的損失額高達4.1%。電鍍鋅鎳及納米金屬可提升耐腐蝕性,將有助於幫助美國在防鏽方麵走在世界前列,但相關規定卻勒令停產該材料。

因材料腐蝕導致美國GDP受損

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幸運的是,美國眾議院內兩黨的防腐蝕小組(Corrosion Prevention Caucus)發布了以下內容:

“據美國聯邦公路管理局(Federal Highway Administration)的一份2001年報告顯示,美國經濟的腐蝕成本高達2760億美元/年,占了美國GDP總值的3.1%。截止至2015年,腐蝕成本已近乎5000億美元/年。當進行正確安裝及維護時,在很大程度上可避免腐蝕情況。防腐技術極大的降低了對美國政府的不利影響及總體財務成本。”

複合金屬的再利用

目前,業內可采用冶煉工藝(smelting process)分離早前的金屬。對電氣元件的回收再利用表明,有可能實現複合合金、鍍鋅鋼的循環再利用,但納米金屬就另當別論了。若采用納米金屬打造的欄杆的使用壽命是傳統鍍鋅鋼的30倍,那麽理論上,鍍鋅鋼將回收再利用所需的能量是納米金屬的1/30。

若AG视讯繼續因為過時或編寫不夠嚴謹的標準而限製性技術的使用,AG视讯的經濟及技術設施可能也將成為曆史。

來源:今日頭條

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