汽車輕量化為鋁、鎂、鈦等輕金屬材料提供了廣闊的應用前景。粉末鋁合金在汽車上可應用的部位非常多,但Al-Si合金由于高比強度、高比剛度、低熱膨脹系數和耐磨性好,有可能率先在油泵齒輪方面大規模應用。從工業化角度來看,對粉末冶金鋁合金制備過程的優化研究更為重要。鋁合金的另一個研究熱點是復合材料,包括傳統的Al/SiC,Al/C,Al/BN,Al/Ti(C,N)以及新出現的納米碳管增強鋁合金。高強粉末鋁合金與快速凝固技術密切相關。通過成分設計,在純鋁基體中加入金屬間化合物行成組元,可以制備高強度、高韌性、高熱穩定性兼顧的鋁合金。該材料的室溫強度大于600Mpa,延伸率超過10%,在400℃還有很好的熱穩定,疲勞極限是鍛造鋁合金的2倍。
鎂合金的密度更小,其應用前景可能更好,但目前仍處于研究狀態。采用快速凝固方法也是制備高性能粉末鎂合金的重要手段。目前該技術在安全性方面已經沒有太大的問題,所制備出的材料性能也遠遠高于鑄造合金。
鈦合金在汽車上的應用主要是成本問題,而粉末鈦合金的主要障礙在于高性能低成本鈦粉。英國QinetiQ Ltd開發了一種店脫氧技術(EDO),可批量生產鈦粉。該技術與傳統的以海綿鈦為原料的氫化脫氫過程完全不同。它是一種類似于熔鹽電解的方法,以 TiO2為陰極,石墨為陽極,在電解過程中TiO2的陽極遷移,并消耗陽極的炭形成CO,在陰極得到鈦粉。鈦粉的氧含量在0.035%~0.4%之間。采用這一技術還可方便地制備各種鈦合金粉末。由于對氣氛和雜質的敏感性,粉末鈦合金的燒結也是工藝難點,通常與要熱等靜壓或后續熱加工。通過添加共晶形成組元和稀土元素能夠明顯改善粉末鈦合金的燒結致密度,其力學性能也能達到鍛造鈦合金水平。這一系列工作將大大推動鈦合金在汽車機關鍵部件上的應用。
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