美国支持发展新型冶金技术和新型轻质合金

发布时间：2014/5/8 0:04:53

美国伍斯特工学院（WPI）领导着美国陆军投资740万美元的多所大学合作项目，支持发展新型冶金方法和新型的轻质合金，帮助军队制造更有效和更耐久的车辆和系统。研究工作所发展的技术和工艺还将在飞机、汽车和电子工业方面得到应用。

WPI将在两年内获得210万美元资金，这是与陆军所签多年合作协议的*新一笔投资，早前已经向大学投放了400多万美元。研究的整体目标是发展数据库和计算机建模技术，使之能够预测轻质合金（主要为铝、钛和镁）的纳米尺度的特性，并通过使用这些计算工具设计和测试特种军事应用的新型合金。

WPI机械工程教授、WPI材料科学和工程项目负责人、陆军资助项目的首席研究员Richard Sisson, George F. Fuller说：“军方期待开发出超级材料，能够同时满足几个需要。他们想要的新型合金，用于结构时足够强壮，作为装甲时足够坚韧，对于改善车辆的机动性和燃料经济性时足够轻巧。所用的方法称为“纳米材料设计”，Sisson和联合首席研究员Diran Apelian、WPI机械工程教授和大学金属工艺研究所（MPI）负责人Alcoa-Howm、MPI铝合金铸造研究中心负责人Makhlouf Makhlouf，正使用各种建模技术，包括热动力学模型和运动学模型，与实验室的学生合作，预测新型合金的微观结构和微量化学情况。不夸张地说，微观结构决定着合金的性能。

研究者还研究了各种冶金工艺，包括能够改变合金微观结构的热处理。通过这些工作，他们正得出建模工具，用它来改进已有的合金或定制设计具有期望特性的新型合金。部分工作的焦点放在了所谓的冷喷涂上，金属粉末被加速到跨声速速度。当高速喷涂瞄向地是金属零件时，粉末微粒与已有金属融合，发展的这种技术是一个修复裂纹或增加防护涂层的有效途径。

新资金还投向了军用、特别是飞机零组件的高强度镁合金。当前使用的合金包含稀土元素（REE），因为大多数来自中国而异常昂贵、获取困难，为了满足其自身的军事和商业使用（材料被用在诸如电池，风力涡轮机，移动电话和其他电子产品，导弹制导系统）而被限制出口。WPI想要发展新型镁合金，需要很少的REE，或使用更容易获得的REE。还将探索从中国之外的矿石中提取REE的方法和从再循环利用金属中回收REE的方法。

*近的研究由联合首席研究员、机械工程助理教授梁（Jianyu Liang），机械工程助理教授王（Yan Wang），化学和生物化学助理教授Marion Emmert负责。在关联工作方面，关于金属回收和再循环利用的研究中，通过焦点在可承受重复利用材料的国家科学基金工业和大学合作研究项目的WPI的资源回收和再循环中心，还雇请了一些研究人员。

Sisson说：“镁合金这项工作正好适用我们所发展的建模和设计高强度、轻质合金的专门技术，而且让我们在提取冶金化学和原料回收上引入新的专门技术来解决美国军方所关注的要害难题。”

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