鉛鋅礦石合金新材料的發(fā)展方向

時(shí)間：2014-05-09 14:22:18

作者：世邦機(jī)器

近年來，鉛鋅礦石合金及其成型技術(shù)的研究和應(yīng)用獲得了重大進(jìn)展，鉛鋅礦石合金新材料質(zhì)量不斷提高而生產(chǎn)成本不斷降低，因此鉛鋅礦石合金的研究與開發(fā)成為近年來新金屬材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。當(dāng)前，鉛鋅礦石合金新材料開發(fā)主要圍繞以下幾個(gè)方向：

超塑性鉛鋅礦石基合金

鉛鋅礦石合金獲得超塑性的前提是要具有細(xì)的晶粒（小于10μm）。為獲得細(xì)小晶粒的鉛鋅礦石合金，主要有兩種方法：（1）使用快速凝固粉末的粉末冶金法；（2）擠壓比大于100的高擠壓比法及等徑角向擠壓法。一般而言，大的超塑性只有在非常緩慢的應(yīng)變速率下才能得到，比較典型的應(yīng)變速率往往都小于1X10-3s-1。由于超塑性鉛鋅礦石合金可實(shí)現(xiàn)一次成形，因而可簡化工藝，節(jié)約材料，提高產(chǎn)品競(jìng)爭力，這是目前研究的熱點(diǎn)。超塑狀態(tài)下鉛鋅礦石合金具有非常低的流變應(yīng)力，進(jìn)行超塑性成形時(shí)有可能以壓縮氣體作為成形動(dòng)力，因此可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀構(gòu)件在固態(tài)下的近凈成形。

鉛鋅礦石基大塊非晶材料

鉛鋅礦石基合金具有強(qiáng)的非晶形成能力，是目前較重要的非晶合金這一，有著比傳統(tǒng)晶態(tài)材料更為優(yōu)異的性能，一直受到廣泛重視。鉛鋅礦設(shè)備有很多，不同的鉛鋅礦設(shè)備有不同的作用。其中三元鉛鋅礦石基非晶合金力學(xué)性能優(yōu)異，如Mg-Y-Ni、Mg-Y-Cu合金抗拉強(qiáng)度理想達(dá)800MPa以上，是傳統(tǒng)鉛鋅礦石基合金的2倍。通常大塊非晶合金組元一般應(yīng)滿足3個(gè)原則：（1）合金由三種以上元素組成；（2）組成元素原子尺寸差大于12%；（3）主要組成元素間的混合焓為負(fù)值。

鉛鋅礦石基復(fù)合材料

鉛鋅礦石合金的基體組織具有優(yōu)越的與顆粒物質(zhì)以及陶瓷粒子相結(jié)合的能力，通過與SiC、Al2o3、ZrO2或G等相的復(fù)合強(qiáng)化可大幅度提高鉛鋅礦石合金的力學(xué)性能。粒子強(qiáng)化鉛鋅礦石合金材料可提高合金的抗耐磨性，如果同時(shí)與SiC、Al2o3、ZrO2或G等增強(qiáng)相復(fù)合，可進(jìn)一步提高鉛鋅礦石合金的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及耐高溫強(qiáng)度。目前比較典型的鉛鋅礦石基復(fù)合材料為ZC71/SiCp12Vo1%，其室溫下抗拉強(qiáng)度為400MPa、屈服強(qiáng)度為370 MPa，伸長率為1%，在150℃時(shí)，其蠕變強(qiáng)度提高了近一倍。

鉛鋅礦石基貯氫材料

眾所周知，鉛鋅礦石貯氫能力非常大，Mg與Ni的化合物Mg2Ni是一種較有前途的蓄電池陽極材料，Mg2Ni材料的理論放電能力為1000mA.h/g，大約是LaNi5的2.7倍。目前存在的問題是Mg2Ni的充放電是在高溫200～300℃的條件下。鉛鋅礦石設(shè)備的種類很多，設(shè)備越是多工作就做的越細(xì)致，產(chǎn)品也就越好。改變Mg2Ni的化學(xué)成分，用少量的Y和Al取代部分Mg，并采用機(jī)械合金化方法制備的MG-Mg1.95Y0.005Ni0.92Al0.08在室溫的充放電反應(yīng)將得到明顯改善。當(dāng)前鉛鋅礦石基貯氫材料值得進(jìn)一步研究與開發(fā)。