Madame Lelica

mange brancher leder efter innovative måder at reducere deres omkostninger, sænke vægten af deres produkter og reducere deres samlede energiforbrug. Som et resultat betragtes lette metaller, såsom aluminium, magnesium og titan i stigende grad som alternativer til stål. Med ny forskning i legeringer og overfladeteknologier som PEO, ingeniører er i stand til at bruge disse lette metaller på måder, der tidligere ville have været betragtet som upassende., For at finde de rigtige materialeløsninger er det vigtigt at have en fornemmelse af de potentielle fordele og ulemper ved hvert metal, og hvordan de kan påvirke det aktuelle projekt.

Aluminium

Aluminium har længe været anvendt som et alternativ til rustfrit stål:

• Det er billigere end stål, støbt og fremstille, og den billigste af de metaller, vi ser på, pund for pund.
• dets passive o .idlag giver det høj korrosionsbestandighed, som kan forbedres yderligere gennem anodisering eller PEO.,
• det er omkring en tredjedel af densiteten af stål, hvilket giver det et nyttigt styrke-til-vægt-forhold. Dens, der let forbedres yderligere gennem legeringer og belægningsteknikker.
• Aluminium har en høj duktilitet og formbarhed. Som et resultat kan det være præcisionsbearbejdet med lethed. Dette sparer tid i færd med fremstilling, hvilket gør det til en grønnere og mere økonomisk mulighed.

På trods af disse fordele er det værd at huske på:

• den lave hårdhed af aluminium har en tendens til at give det dårlig slid og slidstyrke., Derfor er slidstærke belægninger under mange omstændigheder nødvendige for at muliggøre dets anvendelse, hvor det ellers giver passende mekaniske egenskaber.
• selvom aluminium har en forholdsvis lav trækstyrke, er der legeringer, der kan hæve det fra 70 MPa til omkring 700 MPa, hvilket giver et meget højt styrke-til-vægt-forhold. Det skal bemærkes, at prisen for en sådan høj styrke har tendens til at være et betydeligt tab af korrosionsbestandighed. Belægninger er normalt vigtige for at forhindre korrosion, hvor der anvendes højstyrkelegeringer som 7.. and og 2…-serien.,
• selvom det er meget udbredt i fødevareemballage og køkkenredskaber, er der en vis bekymring over aluminiums biokompatibilitet og potentielle forbindelser til Al .heimers sygdom. Igen kan beskyttende belægninger give svaret i mange tilfælde, hvilket hjælper med at sikre, at der ikke forekommer nogen reaktion af substratet.,

Fra flyets skrog til koks dåser, af aluminium, med sin lette vægt, lave omkostninger og let fremstilling egner sig til et utal af tekniske anvendelser:

• Apple har ført an i den udbredte anvendelse af aluminium til at lave den karakteristiske organer i deres MacBooks, iPhones og iPads. Steve Jobs ‘ begejstring for metallet førte endda ham til at bestille en brugerdefineret aluminium yacht. Siden Apples banebrydende brug af aluminium er det nu valgmaterialet til bærbare computere og telefoner.
• mange biler har en let aluminiumshætte og andre karrosseripaneler., Typisk er større motorkomponenter såsom motorblokke og stempler nu næsten udelukkende fremstillet af støbte aluminiumlegeringer. Andre letvægts aluminium komponenter såsom bremse callipers, elektriske huse, indvendige trim dele alle bidrage til at reducere køretøjets vægt og øge brændstofeffektiviteten.,

Magnesium

En stigning i renter i løbet af det seneste årti har afsløret, hvordan magnesium legeringer og belægning teknikker, der kan gøre det meste af sin attraktive egenskaber:

• Magnesium er meget lys: det er 75% lettere end stål, 50% lettere end titan, og 33% lettere end aluminium.
• det har den højeste kendte dæmpningskapacitet af ethvert strukturelt metal, der er i stand til at modstå 10x mere end aluminium, titan eller stål.
• det er meget nemt at Maskine og kan sprøjtestøbes.,
• Magnesium er fuldstændig biokompatibelt og udgør ingen toksicitetsfarer.

På den anden side har det nogle velkendte mangler, der begrænser dens bredere anvendelighed.

• metal er kemisk meget aktive, så kemiske og korrosionsbestandighed tendens til at være lav
• Lav overflade hårdhed, som aluminium, gør det vanskeligt at bruge i tribological applikationer uden belægning
• Evige bekymringer om brandfare nogle gange udelukke brugen af magnesium, nogle gange uden begrundelse., Ikke desto mindre bør dette aspekt stadig betragtes som en del af en holistisk materialevalgsproces.

siden ACEA-aftalen fra 1998 har lovgivning, der begrænser kulstofemissioner, ført til, at bilindustrien undersøger måder, hvorpå den ekstremt lette vægt af magnesium kan gøres egnet til formålet. Før denne stigning i interesse havde magnesium virket ubrugelig i mange industrielle sammenhænge:

• magnesiums høje reaktivitet havde gjort det modtageligt for korrosion., Men for nylig opdagede legeringer og højere renhed varianter af traditionelle legeringer har en meget større modstandsdygtige over for korrosion, og nye filmteknikker, såsom plasma-elektrolytisk oxidering (PEO) gør et grundigt resistente neutral oxid fra metal substrat.
• Magnesium fattige kryberesistens havde gjort den uegnet til høje temperaturer, men for nylig opdagede legeringer, såsom ZE41 & ZWO8203 er varmebestandigt ved ekstreme temperaturer (c. 400 F). PEO-belægninger gør også magnesium ekstremt varmebestandigt.,
• magnesiums lave trækstyrke havde gjort det uegnet til strukturelle anvendelser, men nye legeringer og belægninger betyder, at dette ikke længere er tilfældet.

som et resultat af denne udvikling bruges magnesium i stigende grad i en række indstillinger:

• bilsæder, elværktøj, bagage og kameraer er alle designet til at få mest muligt ud af let, stærkt magnesium.
• militære ingeniører er begyndt at bruge magnesium i helikoptergearkasser og generatorhuse som et middel til at give let modstand mod ekstreme temperaturer.,
• højtydende mountainbike rammer og hjul er i stigende grad lavet af let, korrosionsbestandigt magnesium.
• luftfarts-og bilindustrien ser i stigende grad på måder, hvorpå magnesium kan øge brændstofeffektiviteten og reducere drivhusgasser.
• komplekse, lette og stærke komponenter som dem, der findes i motorer, kan let støbes ud af magnesium.,

spændende udviklinger inden for magnesiumlegeringer, fremstillingsmetoder og belægningsteknologier gør magnesium til en stadig mere levedygtig kandidat til en stærk, let og omkostningseffektiv løsning.

Titan

Titan er signifikant stærkere end både aluminium og magnesium, selv om dens højere densitet betyder, at styrke-til-vægt-forhold for de tre metaller har tendens til at være ens. Det er ofte den første anløbshavn for ingeniører, der ønsker at erstatte stål i en letvægtsøvelse for stressede komponenter., Det har den ekstra fordel at være meget korrosionsbestandig og har også meget høj biokompatibilitet.

desværre kan de høje omkostninger ved udvinding og fabrikation udelukke brugen af det generelle forbrugermarked.

i industrien kan Titan findes:

• på skibsskrog, ubåde og andre strukturer udsat for havvand på grund af dets høje korrosionsbestandighed
• i hofteudskiftninger og tandimplantater på grund af dets høje biokompatibilitet og styrke.
• i fly, rumfartøjer og missiler.,

Hvis penge ikke er noget problem, er titanium et fremragende valg til et stærkt, letvægtsmateriale. Takket være udviklingen inden for belægningsteknologier og nyligt undersøgte legeringer fremstår omkostningseffektivt magnesium i stigende grad som den letteste løsning. Disse tre metaller betragtes ofte samtidigt i letvægtsøvelser sammen med kompositmaterialer og endda højstyrkestål.

en anden overvejelse, der ofte overses, er spørgsmålet om stivhed. Oprettelse af en stål eller let legering (f. eks., aluminium) komponent af tilsvarende styrke vil i mange tilfælde kræve brug af højere vægtykkelser for aluminiumskomponenten sammenlignet med stålkomponenten. En positiv konsekvens af dette ved aluminiumskomponenten kan faktisk være stivere end dens stål-modstykke. Dette kan ses i bilkropspaneler for eksempel, hvor en aluminium monoco .ue krop kan være stivere end dens stål modstykke. I dette tilfælde er der for eksempel en fordel ved håndtering af køretøjer og også kollisionsmodstand.