Madame Lelica

számos iparág innovatív módszereket keres költségeik csökkentésére, termékeik súlyának csökkentésére, általános energiafogyasztásuk csökkentésére. Ennek eredményeként a könnyűfémeket, például az alumíniumot, a magnéziumot és a titánt egyre inkább az acél alternatíváinak tekintik. A PEO-hoz hasonló ötvözetek és felületi technológiák új kutatásával a mérnökök képesek ezeket a könnyűfémeket olyan módon használni, amelyet korábban nem megfelelőnek tartottak volna., Megtalálni a megfelelő anyagi megoldás, fontos, hogy van értelme a potenciális előnyei, illetve hátrányai vannak minden fém, hogyan lehet hatással a projekt a kezét.

alumínium

az alumíniumot már régóta használják a rozsdamentes acél alternatívájaként:

• olcsóbb, mint az acél öntése és gyártása, és a legolcsóbb a fémek közül, amelyeket fontra nézünk.
• passzív oxidrétege nagy korrózióállóságot biztosít, ami tovább javítható anodizálással vagy PEO-val.,
• ez körülbelül egyharmada a sűrűsége acél, így ez egy hasznos szilárdság-tömeg arány. Ez könnyen tovább javítható ötvözetek és bevonási technikák révén.
• az alumínium nagy rugalmassággal és rugalmassággal rendelkezik. Ennek eredményeként lehet precíziós megmunkált könnyedén. Ez időt takarít meg a gyártási folyamatban, zöldebbé és gazdaságosabbá téve azt.

ezen előnyök ellenére érdemes szem előtt tartani:

• az alumínium alacsony keménysége gyenge kopás-és kopásállóságot eredményez., Ezért a kemény kopású bevonatokra sok esetben szükség van annak használatához, ahol egyébként megfelelő mechanikai tulajdonságokat biztosít.
• míg az alumíniumnak meglehetősen alacsony szakítószilárdsága van, vannak olyan ötvözetek, amelyek 70 MPa-ról körülbelül 700 MPa-ra emelhetik, ami nagyon nagy szilárdság / súly arányt biztosít. Meg kell jegyezni, hogy az ilyen nagy szilárdság ára általában a korrózióállóság jelentős csökkenése. A bevonatok általában nélkülözhetetlenek a korrózió megelőzéséhez, ahol nagy szilárdságú ötvözeteket, például 7xxx és 2xxx sorozatokat alkalmaznak.,
• bár széles körben használják az élelmiszer-csomagolásban és a főzőedényekben, aggodalomra ad okot az alumínium biokompatibilitása és az Alzheimer-kórhoz való potenciális kapcsolat. Ismét a védőbevonatok sok esetben megadhatják a választ, segítve annak biztosítását, hogy az aljzat ne reagáljon.,

A repülőgép törzs, hogy koksz kanna, alumínium, annak könnyű súly, alacsony költség, valamint a könnyű gyártási alkalmas arra, hogy számtalan mérnöki alkalmazások:

• Alma vezetett az út a széles körben elterjedt használata alumínium hogy a jellegzetes szervei a macbook-ok, iphone, illetve ipad. Steve Jobs lelkesedése a fém iránt még arra késztette, hogy rendeljen egy egyedi alumínium jachtot. Mivel az Apple úttörő módon használja az alumíniumot, ma már a laptopok és telefonok választóanyaga.
• sok autó könnyű alumínium motorháztetővel és más karosszériaelemekkel rendelkezik., Jellemzően a fő motoralkatrészek, például a motorblokkok és a dugattyúk ma már szinte kizárólag öntött alumíniumötvözetekből készülnek. Más könnyű alumínium alkatrészek, mint a féknyergek, elektromos házak, belső burkolatok mind hozzájárulnak a jármű súlyának csökkentéséhez és az üzemanyag-hatékonyság növeléséhez.,

Magnézium

megnőtt az érdeklődés az elmúlt évtizedben kiderült, hogy a magnézium ötvözetek, illetve bevonat technikák, hogy a legtöbbet a vonzó tulajdonságok:

• Magnézium-rendkívül könnyű: ez 75% – kal könnyebb, mint az acél, 50% – kal könnyebb, mint a titán, 33% – kal könnyebb, mint az alumínium.
• ez a legnagyobb ismert csillapítási kapacitása bármilyen szerkezeti fém, képes ellenállni 10x több, mint az alumínium, titán, vagy acél.
• nagyon könnyen gépelhető, fröccsönthető.,
• a magnézium teljesen biokompatibilis, nem jelent toxicitási veszélyt.

másrészről, van néhány jól ismert hiányossága, amelyek korlátozzák szélesebb körű alkalmazhatóságát.

• A fém kémiailag rendkívül aktív, tehát kémiai korrózió ellenállás általában alacsony
• Alacsony felületi keménység, mint az alumínium, megnehezíti, hogy használja a tribológiai alkalmazások nélkül bevonat
• Évelő aggodalmak tűzveszélyességi néha zárja ki a használni magnézium, néha indoklás nélkül., Ennek ellenére ezt a szempontot továbbra is egy holisztikus anyagkiválasztási folyamat részének kell tekinteni.

Az 1998-as ACEA-megállapodás óta a szén-dioxid-kibocsátást korlátozó jogszabályok arra késztették az autóipart, hogy vizsgálja meg, hogyan lehet a magnézium rendkívül könnyű súlyát rendeltetésszerűvé tenni. Ezt az érdeklődési hullámot megelőzően a magnézium sok ipari környezetben használhatatlannak tűnt:

• a magnézium magas reaktivitása érzékenyvé tette a korrózióra., Azonban nemrég felfedezték, ötvözetek, illetve a nagyobb tisztaságú változatok a hagyományos ötvözetek sokkal nagyobb korrózióálló, új bevonat technikák, mint a plazma elektrolitikus oxidáció (EM), hogy egy alaposan ellenálló semleges-oxid a fém aljzatra.
• a magnézium gyenge kúszásállósága alkalmatlanná tette a magas hőmérsékletre, de a közelmúltban felfedezett ötvözetek, például a ZE41 & zwo8203 szélsőséges hőmérsékleten hőállóak (c. 400 F). A PEO bevonatok a magnéziumot is rendkívül hőállóvá teszik.,
• a magnézium alacsony szakítószilárdsága miatt szerkezeti felhasználásra alkalmatlanná vált, de az új ötvözetek és bevonatok miatt ez már nem így van.

ezeknek a fejleményeknek köszönhetően a magnéziumot egyre több beállításban használják:

• autósülések, szerszámgépek, poggyász és kamerák mind úgy lettek kialakítva, hogy a lehető legtöbbet hozzák ki a könnyű, erős magnéziumból.
• a katonai mérnökök helikopter hajtóművekben és generátorházakban kezdték el használni a magnéziumot a szélsőséges hőmérsékletekkel szembeni könnyű ellenállás biztosításának eszközeként.,
• a nagy teljesítményű mountain bike keretek és kerekek egyre inkább könnyű, korrózióálló magnéziumból készülnek.
• a légiközlekedési és autóipar egyre inkább azt vizsgálja, hogy a magnézium miként növelheti az üzemanyag-hatékonyságot és csökkentheti az üvegházhatású gázokat.
• komplex, könnyű és erős alkatrészek, mint amilyenek a motorokban találhatók, könnyen formázhatók magnéziumból.,

a magnéziumötvözetek, a gyártási módszerek és a bevonási technológiák izgalmas fejlődése miatt a magnézium egyre életképesebb jelölt egy erős, könnyű és költséghatékony megoldásra.

titán

A titán szignifikánsan erősebb mind az alumíniumnál, mind a magnéziumnál, bár nagyobb sűrűsége azt jelenti, hogy a Három fém szilárdsági / súly aránya általában hasonló. Gyakran ez az első kikötője azoknak a mérnököknek, akik az acélt könnyűsúlyú feladatként szeretnék helyettesíteni a stresszes alkatrészek számára., Ez a további előnye, hogy nagyon korrózióálló, valamint nagyon magas biokompatibilitás.

sajnos a kitermelés és a gyártás magas költsége kizárhatja annak használatát az általános fogyasztói piacon.

az iparban a titán megtalálható:

• hajótesteken, tengeralattjárókon és egyéb tengervíznek kitett szerkezeteken, magas korrózióállósága miatt
• csípőprotézisekben és fogászati implantátumokban, magas biokompatibilitása és szilárdsága miatt.
• repülőgépeken, űrhajókon és rakétákon.,

Ha a pénz nem jelent problémát, a titán kiváló választás egy erős, könnyű anyag számára. A bevonattechnológiák és az újonnan kutatott ötvözetek fejlődésének köszönhetően a költséghatékony magnézium egyre inkább a legkönnyebb megoldás. Ezt a három fémet gyakran tekintik egyidejűleg a könnyűsúlymérő gyakorlatokban, kompozit anyagokkal, sőt nagy szilárdságú acélokkal együtt.

egy másik szempont, amelyet gyakran figyelmen kívül hagynak, a merevség kérdése. Acél vagy könnyű ötvözet létrehozása (pl., a hasonló szilárdságú alumíniumkomponens sok esetben nagyobb falvastagságot igényel az alumíniumalkatrészhez képest. Ennek egyik pozitív következménye az alumínium alkatrésznél valójában merevebb lehet, mint az acél megfelelője. Ez megfigyelhető például az autóipari karosszéria paneleknél, ahol az alumínium monocoque karosszéria merevebb lehet, mint az acél megfelelője. Ebben az esetben előnyös a járműkezelés, például az ütközésállóság.