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汽車行業(yè)中的輕質(zhì)金屬的興起
汽車行業(yè)中輕質(zhì)金屬的興起
我之前與《質(zhì)量文摘》雜志合作舉辦了一場主題為“能改變材料分析現(xiàn)狀的汽車業(yè)趨勢以及相關(guān)準備工作”的網(wǎng)絡(luò)研討會。在這次網(wǎng)絡(luò)研討會上,,我們提出了幾個問題,,有趣的是,超過50%的與會者認為與輕量化相關(guān)的汽車業(yè)新趨勢已經(jīng)影響了他們的日常運營,。
然而,,超過75%的與會者表示,他們還沒有使用火花OES(直讀光譜儀),、LIBS(激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀)或XRF(X射線熒光)PMI(材料可靠性鑒定)分析儀以滿足材料規(guī)格的要求,。
汽車行業(yè)對部件的要求非常嚴格——其嚴格程度可能僅次于航空航天。安全是個大問題,,許多部件需要在碰撞時吸收能量,。其他部件則需要具有結(jié)構(gòu)剛性,因此更注重強度,。來料檢驗和使用光譜儀進行金屬分析的作用日益重要,,尤其是隨著新材料在整個供應(yīng)鏈中引入,這種作用愈發(fā)重要,。
鋁和鎂合金最近在汽車行業(yè)中廣受青睞,,因為其重量輕、成本相對低廉,,并且具備許多所需的性能,。它們可以形成復(fù)雜的形狀,包括發(fā)動機組件,、變速器箱體和結(jié)構(gòu)零件,。即使在當(dāng)前環(huán)境下,驅(qū)動輕量化需求的法規(guī)被普遍接受,,并且輕質(zhì)金屬的研發(fā)也在持續(xù)進行,。因經(jīng)濟的復(fù)蘇和復(fù)產(chǎn)中的制造業(yè),其近期的發(fā)展速度會有所延緩,。

鋁的重量比鋼輕約三分之一,,近年來,,鋁在汽車中的使用量激增。這一趨勢將持續(xù)一段時間:截止2022年,,預(yù)計平均每輛汽車將含有近100kg的鋁,,這些鋁已經(jīng)取代了原先較重的零件。這意味著截止2025年,,汽車行業(yè)的耗鋁量將占總耗鋁量的四分之一,,即3000萬噸。
鎂甚至比鋁還輕——每單位重量輕36%,。同時,,在所有結(jié)構(gòu)金屬中,鎂的強度重量比最高,。由于鎂的儲量豐富,,且易于回收,因此不足為奇的是,,自從鎂早期被用于車輪以來,,鎂取代了外殼和空間框架中的鋼和鋁。目前,,超過一半的鎂被用于鎂鋁合金中,。鑄造鎂鋁合金被用于許多零件,包括變速器和離合器殼,,以及方向盤和支架等,。
然而,鎂確實存在一些缺點,。鎂易碎,,且不具有鋁的抗蠕變性,。各地研究團隊都在致力于解決這些問題,。澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)的一個團隊發(fā)明了一種工藝,這種工藝能改變鎂的微觀結(jié)構(gòu),,減輕其脆弱程度,。這意味著純鎂可以在室溫下成形并被壓縮成任何形狀而不開裂,。美國能源部的另一個團隊開發(fā)了一種工藝,這種工藝能提高鎂的能量吸收和延展性,,使其更適用于更多種類的汽車零件,。
如果你認為鋼鐵制造商無所事事,眼睜睜看著他們的行業(yè)逐漸縮小,,則請三思,。鋼是一種穩(wěn)定可靠、儲量豐富、為人熟知的材料,,鋼鐵制造商一直在努力奪回被新興企業(yè)奪走的*。
鋼鐵制造商正尋求開發(fā)超輕鋼,,這種鋼比鋁更堅固,、更便宜,而且重量幾乎和鋁一樣輕,。他們已接近成功,,新產(chǎn)品有望在2021年上市,甚至更早,。由于企業(yè)很難抗拒更高強度,、更低成本的利益,因此,,若如所描述的那樣,,能提高鋼材的性能,則基于不斷增長的鋁和鎂市場的預(yù)測可能會被打亂,。
在開發(fā)新合金的過程中,,同時在滿足當(dāng)前供應(yīng)品的嚴格規(guī)格的情況下,在ppm含量范圍內(nèi)的熔體成分至關(guān)重要,。日立分析儀器推出的一款用于金屬識別的火花光譜儀OE750,,能提供在同類OES光譜儀中優(yōu)秀的分析水平。
OE750涵蓋了金屬元素的全部光譜,,并具有同類產(chǎn)品中很低的檢出限,,能提供更昂貴儀器的性能。它旨在支持QA/QC計劃,,在來料檢驗時驗證雜質(zhì)元素和痕量元素,,并滿足一系列標準,如適用于鋼的ASTM E415和E1086,。
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作者簡介 PROFILE
Mikko Järvikivi
Mikko Järvikivi是日立分析儀器產(chǎn)品管理總監(jiān),。Mikko具備16年的材料分析和手持式儀器方面的經(jīng)驗,擁有芬蘭阿爾托大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)的科學(xué)碩士學(xué)位,。
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