Magnesiumlegering kan sterker en beter verwerkbaar worden gemaakt door heet te persen onder geoptimaliseerde omstandigheden om een ​​ultrafijne kristallijne structuur te produceren, A*STAR-onderzoekers hebben aangetoond. Het verbeterde materiaal betekent dat magnesiumlegering bredere toepassingen zal hebben als een ultralicht structureel materiaal.

Aluminiumlegering is momenteel het go-to-lichtmetaal voor veel structurele toepassingen, van vliegtuigrompen tot carrosserieën van smartphones. Het is licht, corrosiebestendig en relatief eenvoudig te vormen, lassen en werken. Legeringen van magnesium zijn tot een derde lichter dan legeringen van aluminium, en zijn bijzonder veelbelovend voor toepassingen waar het gewicht van cruciaal belang is:ze hebben het extra voordeel dat ze deukbestendiger en beter bewerkbaar zijn, en beter in staat om elektromagnetische straling af te schermen en trillingen te dempen, dan legeringen van aluminium.

De wisselwerking met magnesium is dat het notoir moeilijk is om mee te werken, vereist hoge temperaturen voor vervormbaarheid, en heeft over het algemeen een lagere sterkte. Het vinden van een manier om de mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid van magnesiumlegeringen te verbeteren, zou veel nieuwe toepassingen voor het materiaal kunnen openen met echte voordelen zoals een lager brandstofverbruik in vliegtuigen, waterscooters en landvoertuigen, en lichtere mobiele telefoons.

Kai Soon Fong en collega's van het Singapore Institute of Manufacturing Technology en de Nanyang Technological University hebben nu een voorbewerkingsmethode ontwikkeld die de mechanische sterkte en ductiliteit van AZ31 aanzienlijk verbetert, de meest gebruikte magnesiumlegering.

"We hebben aangetoond dat de eigenschappen van commerciële AZ31-magnesiumplaten kunnen worden verbeterd door ernstige plastische vervorming met behulp van een orthogonale beperkte groefperstechniek met snelle nagloeiing, ' zegt Fong.

Beperkt groefpersen omvat het herhaaldelijk persen van een dunne plaat metaal, zoals magnesiumlegering, tussen verwarmd, fijn gegolfde matrijzen. Dit rekt - of spant - het materiaal uit over zeer smalle domeinen, plastische vervorming veroorzaken terwijl schade wordt voorkomen en de microscopisch kleine kristalkorrels ertoe aanzetten om te herkristalliseren tot een fijnere microstructuur. Door het vel 90 graden te draaien tussen elke persstap, het materiaal wordt herhaaldelijk gespannen totdat de hele plaat is verwerkt.

Het materiaal wordt vervolgens verwarmd, of gegloeid, restspanning te verwijderen, maar met een snellere verwarmingssnelheid en kortere tijd dan normaal, om te voorkomen dat de korrels weer uitzetten.

"Door de verwerkingstemperatuur en de reksnelheid te optimaliseren, we waren in staat om een ​​ultrafijnkorrelige microstructuur te bereiken, die de legering niet fysiek verandert, maar verbetert zijn mechanische eigenschappen door korrelverfijning, " zegt Fong. "Deze verwerking leidde tot verbeterde mechanische sterkte en ductiliteit, waardoor het taaier en gemakkelijker te vormen is bij kamertemperatuur."