卡拉比克大学探讨镁/蛋壳复合材料的磨损与腐蚀性能

许多行业越来越需要具有高比强度和低密度的材料。近年来，研究人员为此探索和开发各种先进材料，其中镁/蛋壳复合材料尤具吸引力。

（图片来源：AZOM）

据外媒报道，土耳其卡拉比克大学（Karabuk University）的研究人员，探讨了蛋壳在生产过程中对低密度复合镁材料的影响。

对低密度材料的需求

近年来，碳排放和环境污染日益严重。低密度材料具有节能和节约资源的优势，因此相关需求见长。

镁合金具有高比强度和优异的阻尼能力，在汽车和航空航天等产业中应用广泛。然而，这种合金也存在一定局限性，如耐磨性和机械强度低。为此，人们常常往镁合金中添加SiC、TiC和Al2O3等元素。

强化元素能够提高复合镁合金的磨损和机械性能，然而其应用仍面临挑战。对于这些复合合金，当前使用的强化元素，明显提高了产品成本。因此，人们将注意力转向低成本、可持续的废弃材料上，以作为替代品。

探讨低成本、可持续废料，以用于镁合金复合增强材料

一些由废弃物衍生的替代品，已经作为复合组分材料进行了研究，包括粉煤灰、CRT玻璃、粉煤灰空心微珠、赤泥和蛋壳。近年来，人们对这类废弃物衍生复合镁合金进行了大量研究，并得到了一些有趣的结果。

由Nguyenm等人进行的研究，介绍了制备镁/粉煤灰空心微珠复合材料，其中具有不同的粉煤灰空心微珠含量。该复合材料表现出较高的抗压屈服强度和显微硬度。研究小组采用熔融分解沉积技术，制造这种复合材料。Gopal等人制造的CRT玻璃复合镁合金，通过粉末冶金方法提高了镁基体的耐磨性和硬度。

2020年，Anandajothi等人利用从蛋壳废料中获得的羟基磷灰石，以及从稻壳灰中获得的 SiO3，制成一种Az91(最流行的商业级镁合金)杂化材料。这种混杂复合镁合金，是用粉末冶金法制成的。

以蛋壳为复合材料

在衍生自废弃物的复合材料中，蛋壳是最有吸引力的目标之一，这种废弃材料的密度低，Ca2O3含量高，易获得、可持续，而且成本低。目前，关于其作为镁合金复合材料的研究文献不多。

一些文献报道，蛋壳添加物可提高镁合金的机械性能、阻尼性能、热稳定性和微硬度。研究还表明，与Mg/Zn复合材料相比，蛋壳复合材料具有更好的耐腐蚀性能。

然而，关于蛋壳复合材料如何影响纯镁的腐蚀和磨损性能，相关信息甚少。因此，有必要进一步关注镁/蛋壳复合材料。

探讨纯镁/蛋壳复合材料

此项研究旨在探讨纯镁/蛋壳复合材料及其增强性能。研究人员采用粉末冶金技术制备材料，并深入研究其电化学腐蚀行为、密度、微观结构、磨损和硬度。通过扫描电子显微镜，对材料表面进行观察。

研究结果表明，加入蛋壳复合材料，可明显提高纯镁合金的力学性能。研究人员制备了不同的试样，其中Mg/10ES复合材料的耐磨性最好。

纯镁的磨损率从0.034 mm3/m降低到0.014 mm3/m。此外，在高载荷下，磨损机制为分层磨损，而在低载荷下，磨损机制体现为磨耗。

然而，由于存在微电偶腐蚀，加入蛋壳颗粒，对纯镁的腐蚀性能产生不利影响。研究中发现，腐蚀性能下降的原因之一是存在Cl-离子。这些Cl-离子渗透到腐蚀层的裂缝中，加速了腐蚀过程。

通过这些研究结果，可以进一步了解低成本镁/蛋壳复合材料的可制造性。蛋壳成分能够强化材料中的纯镁，提高材料耐磨性，加强其应用潜力。

未来发展

蛋壳废弃物是一种容易获得、成本低且可持续的材料，能够赋予镁合金卓越的性能，例如提高耐磨性。该项研究通过了解纯镁/蛋壳增强复合材料，为该领域的未来研究奠定基础。