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项目名称 轻质高模量镁基复合材料及大尺寸制备加工

发布时间: 2023-09-24

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术咨询
成果类型: 实用新型专利,新技术
行业领域:
新材料技术
成果介绍
由于镁的价电子结合能低,原子间凝聚力弱,导致镁的绝对弹性模量低,仅不足45GPa,这导致镁合金在许多零部件应用上的刚度低。针对轻质高模量的颗粒增强镁基复合材料,本团队通过对制备工艺、基体合金和颗粒增强体三者结合设计,开展了可满足量产应用的镁基复合材料开发。基体合金体系的设计包括搅拌工艺窗口、强韧性与热导率三方面,增强体的设计包括表面质量与混杂增强,制备工艺上进行半固态搅拌铸造工艺与热变形工艺、后热处理工艺的全流程优化,并在此基础上自主开发大尺寸化的制备工艺与装备,所研制的颗粒增强镁基复合材料组织均匀,实现模量突破70GPa、延伸率≥6%、抗拉强度≥370MPa的结合,可满足高刚度、高强韧性场景的需求。
成果亮点
复合材料研发:成功开发了轻质高模量镁基复合材料,通过在镁基体中引入高强度纤维增强材料(如碳纤维、玻璃纤维等),显著提高了材料的强度和模量。这种复合材料具有较低的密度和优异的力学性能,结合了镁的轻质性和纤维增强材料的高强度,具备广泛的应用潜力。 大尺寸制备技术:实现了轻质高模量镁基复合材料的大尺寸制备。通过优化制备工艺和设备,成功制备了大面积、大尺寸的镁基复合材料板材、型材或零部件。这种大尺寸制备技术为复合材料在更广泛的领域和应用中提供了可能性,例如航空航天、汽车工业等。 界面处理技术:针对镁基复合材料的界面问题,开发了有效的界面处理技术。通过表面处理、界面改性等方法,改善了复合材料界面的结合强度和耐久性,提高了材料的综合性能和可靠性。这些界面处理技术为复合材料在实际应用中的稳定性和可靠性提供了重要保障。 成型加工技术:研究和发展了适用于轻质高模量镁基复合材料的成型加工技术。通过挤压、压缩成型、注塑等方法,成功制备了复材板材、型材和复材零部件。这些成型加工技术具有高效、精确的特点,为复合材料的量产提供了可行的解决方案。
团队介绍
上海交通大学(Shanghai Jiao Tong University),简称“上海交大”,位于上海,是中华人民共和国教育部直属、上海市共建、中央直管的全国重点大学 [132] ,位列国家“双一流”“985工程”“211工程”, [131] 为九校联盟 [134] 、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、中国大学校长联谊会、Universitas 21、国际应用科技开发协作网、新工科教育国际联盟、亚洲校园 [154] 成员,入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、卓越农林人才教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、学位授权自主审核单位。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”新材料产业科技服务团(江西) (中国材料研究学会) 评价时间:2023-11-14

赵国栋

中国材料研究学会

项目主管

综合评价

综合来看,该科技成果在轻质高模量镁基复合材料的研发和应用方面具有巨大的潜力和价值,具体体现在航空航天、汽车工业和其他领域应用市场上。 首先,在航空航天领域,该科技成果能够为飞机和航天器的结构件、发动机零部件等提供轻量化解决方案。通过使用轻质高模量镁基复合材料,飞行器的重量可以得到有效减轻,从而提高燃油效率和性能,进一步降低运营成本。此外,复合材料的高强度和优异的力学性能还能增强飞行器的结构刚性,提高其飞行稳定性和安全性,为航空航天行业的发展带来重要推动。 其次,在汽车工业方面,该科技成果为制造更轻、更节能的汽车提供了创新解决方案。轻质高模量镁基复合材料的应用可以显著减轻汽车重量,提高燃油经济性和续航里程,满足人们对环保、高效能源的需求。此外,复合材料的优异力学性能也能够增加汽车的结构刚性,提高操控性和安全性,为汽车行业的发展带来积极影响。 除了航空航天和汽车工业,该科技成果还具有广泛的应用前景。例如,在电子通信领域,复合材料的导热性和电磁屏蔽性能的优势可以应用于制造散热器、天线和机箱等部件,满足高性能电子设备的散热和电磁兼容需求。在运动器材和户外用品领域,轻质高模量镁基复合材料可以用于制造自行车、高尔夫球杆、滑雪板等产品,提升运动器材的性能和体验。在船舶制造、建筑结构、医疗器械和能源领域等其他领域,该材料也有着广泛的应用潜力。 综上所述,该科技成果的轻质高模量镁基复合材料具有广泛的应用市场和潜力,在航空航天、汽车工业以及其他领域都能够发挥重要的作用。其能够满足节能环保的需求,提高产品性能和安全性,为工业发展带来积极推动。随着技术的不断发展和应用的扩大,该成果有望在各个领域中得到更广泛的应用,并为材料科学领域带来新的突破和创新。
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