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為了進一步節(jié)能減排，近年來，具有高比強度和低密度的材料在工業(yè)上的需求日益突出。為此研究人員開發(fā)了各種先進材料，其中鎂/蛋殼復(fù)合材料尤其具有吸引力，目前已有科學(xué)家在《材料化學(xué)與物理》雜志上發(fā)表了關(guān)于雞蛋殼對低密度復(fù)合鎂材料的影響的研究結(jié)果。
蛋殼（圖片來源: Ausra Barysiene）
為什么要對鎂相關(guān)材料進行復(fù)合？
由于鎂合金具有高比強度和優(yōu)越的阻尼能力，目前汽車和航空航天工業(yè)對鎂合金有著大量需求。不過它們在應(yīng)用上也有受到一定的限制，如低耐磨性和機械強度。為此，鎂合金常用SiC、TiC 和Al2O3等元素進行增強。
盡管這些增強元素提高了復(fù)合鎂合金的耐磨性和力學(xué)性能，但同時也顯著增加了這些復(fù)合合金的產(chǎn)品成本。因此，人們開始將注意力轉(zhuǎn)向更低成本、更可持續(xù)的廢棄材料替代品上。
蛋殼對鎂復(fù)合材料的增強
可供選擇的廢棄物替代品有很多，包括粉煤灰、 CRT 玻璃、粉煤灰空心微珠、赤泥和蛋殼。
其中，蛋殼是最具吸引力的廢料之一，不僅密度低，含有高濃度的 Ca2O3，而且容易獲取、可持續(xù)、價格低廉。
在此之前已有文獻(xiàn)報道蛋殼添加劑能提高鎂合金的力學(xué)性能、阻尼性能、熱穩(wěn)定性和顯微硬度，研究還表明蛋殼復(fù)合材料對鎂鋅復(fù)合材料的腐蝕性能有所提高。至于蛋殼對純鎂的影響，在上文提到的材料化學(xué)與物理研究論文也進行了研究。
研究中，科學(xué)家使用粉末冶金技術(shù)來制備這種復(fù)合材料，并且對復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕行為、密度、微觀結(jié)構(gòu)、磨損和硬度進行了徹底的調(diào)查，還使用掃描電子顯微鏡觀察了材料的表面。
研究結(jié)果表明，蛋殼復(fù)合材料顯著提高了純鎂合金的力學(xué)性能。純鎂的磨損速率從0.034 mm3/m 降低到0.014 mm3/m。此外，在高負(fù)荷狀態(tài)下其磨損機制為分層磨損，低負(fù)荷時磨損機制為磨粒磨損。
然而，由于微電偶腐蝕，加入蛋殼顆粒對純鎂的腐蝕性能有負(fù)面影響，其主要原因是腐蝕層裂紋中滲入的氯離子加速了腐蝕過程。
鎂/蛋殼復(fù)合材料的未來
蛋殼廢料作為一種低成本的、可持續(xù)發(fā)展的材料，能夠賦予鎂合金諸如增強耐磨性等優(yōu)異性能。不過顯然，要讓這種復(fù)合材料得到應(yīng)用，需要做的工作還有很多，這項研究結(jié)果為進一步了解低成本鎂/蛋殼復(fù)合材料的可制造性提供了依據(jù)。但不可否認(rèn)的是，這種材料確實存在足夠吸引人的潛力，因此可以期待更多關(guān)于其性能改進及潛在用途的研究結(jié)果出現(xiàn)。
粉體圈Coco編譯
來源：azom
