使用低密度材料来制造交通工具，具有提高燃料效率和减少有害气体排放的优点。例如，将汽车结构组件的材料由碳钢改为镁合金、铝合金或是聚合物基复合材料。但是，受力学性能和耐腐蚀能力的限制，镁合金在汽车和航空航天工业的应用并不广泛。相反，镁合金往往用于运动器械（如高尔夫球杆、自行车配件）和个人电子设备（如手机、笔记本电脑）。因此，提高镁合金的耐腐蚀性、强度和成型性能成为推广镁合金应用的首要任务。
 
尽管材料的选择需要衡量诸多因素：价格、耐用性、可靠性、便于批量生产。但这些性质往往不能兼得，例如：提高镁合金的耐腐蚀性往往意味着降低其强度。但是，最近《自然》杂志上就刊登了这样一种改良镁合金，其强度、刚度、延展性和耐腐蚀性在原有基础上均有提高。
 
改良的关键在于，向镁合金中加入原子数百分含量约为30%的锂。新型镁合金的密度为1.4g/cm2，比传统的镁合金轻22%。新型镁合金的结构为体心立方，而传统镁合金为六方密堆。体心立方中的原子发生滑移的可能性更大，从而提高了材料的延展性。研究人员通过挤压成型、热处理、水淬、冷轧等工序制备出低密度含锂镁合金。冷轧工艺提高了镁合金失效应力，但不减少其硬度。研究人员通过控制富铝区和富锂区的结构实现这一突破。
 
镁合金的耐腐蚀性尤为重要。镁和锂的化学性质活泼，甚至能与水发生反应。通过适当的热化学处理，研究人员将含锂镁合金发生腐蚀概率降到最低。众所周知，不锈钢上易形成氧化铬薄膜、铝合金上易形成氧化铝薄膜，从而阻隔外界化学环境，保护合金。尽管镁并不能自发形成类似的保护膜。但是，锂和空气中的二氧化碳化合将形成碳酸锂薄膜。而合金中分布的富锂区将有助于碳酸锂薄膜的形成。另一方面，由于合金中不存在粗相晶粒或金属键化合物，电偶腐蚀的概率大大提高。
 
电偶腐蚀是指由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀现象。要想让镁合金在交通运输、建筑行业中广泛应用，就必须降低其受到电偶腐蚀的可能性，仅靠碳酸锂薄膜是远远不够的。因此，研究人员还开发出一种多层防护涂料，该涂料经化学浴浸泡而形成，将起到暂时性防腐保护的作用，类似于汽车的防刮玻璃。
   
研究人员仍在努力探索，致力于寻找出符合要求的轻型交通运输材料。他们相信，在不久的将来，高性能的含锂镁合金将广为人知。研究人员也将更深入地理解、控制镁合金的性质，在最大程度上发挥其应用。
 
 
译自：Natural Materials
来源：材料与测试
译者：Kate0609
 
凡本网注明"来源：材料与测试"的所有作品，版权均属于材料与测试网，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式用于商业用途。如仅以传播信息为目的转载、摘编，请注明"来源：材料与测试网"。违者本网将追究相关法律责任。