研究所は、高減衰、高エネルギー吸収、形状記憶を備えたマグネシウムベースの生体模倣材料を開発しました

高い比強度、比剛性、優れた熱伝導性、電磁シールド特性に加えて、マグネシウムの減衰性能はほとんどのエンジニアリング金属材料よりもはるかに優れており、一部の一般的なポリマー材料にも匹敵しますが、その強度と耐熱性はポリマーよりも大幅に高いです材料なので、衝撃吸収、エネルギー吸収、騒音低減、その他の優れた利点があります。マグネシウムとその合金の強度、剛性、塑性、および破壊靭性は、鋼やアルミニウム合金よりもまだ低くなっています。金属材料の強度と減衰性能は、相反する逆の関係を示します。一方で、転位運動を制限することで強度を向上させることができます。一方、減衰では転位が移動しやすく、ピン止めを取り除く必要があるため、減衰性能を犠牲にして古典的な材料補強手段に依存することになります。密度を大幅に増加させずにマグネシウムとマグネシウム合金を強化する方法そして、減衰特性を低減することは、重要な科学的課題となっています。

自然の生体材料の巨視的な機械的特性は、人工材料と比較して、通常、基本的な構造単位を単純に追加するよりもはるかに優れています。シェル、スケルトンなどは、マイクロレベルで3次元の相互侵入構造を示し、各コンポーネントの位相は維持されます。接続され、散在しているため、パフォーマンスと機能の各コンポーネントフェーズの補完的な利点、および材料の同期強化と強化を実現しています。自然の魔法の「構造とパフォーマンスの関係」を理解することで、優れた総合性能を備えた新素材の設計。

航空宇宙、精密機器などの分野では、最近、中国科学院金属材料研究所のLiu Zenggan、Zhang Zhefeng、チタン合金の研究Li Shujun、Maryなどの材料の減衰、エネルギー吸収、疲労、破壊のパフォーマンス要件アメリカ、カリフォルニア大学バークレー校の工学物理学アカデミー、参考のための自然な生体材料、3次元相互侵入微細構造、マグネシウム溶融含浸、ニッケルチタン合金フレームで作られた材料の追加、マグネシウム-ニッケルチタン生体模倣複合材料の軽量、高強度、高減衰、高エネルギー吸収。

微視的な3次元相互侵入生体模倣構造は、性能上の利点の点でni-Ti強化相とマグネシウムマトリックスの相補性と組み合わせを実現するだけでなく、材料の形状記憶と自己修復機能も提供します。まず、相互侵入3次元空間で構成された相は、2つの相の間の応力伝達を促進し、応力集中を弱め、2つの相の変形をより協調させ、niti強化相の強化効果をよりよく発揮します。生体模倣複合材料の強度は、混合則に基づく単純な重ね合わせの強度よりも大幅に高くなります.2番目に、生体模倣複合材料のマトリックスと強化相は、界面の冶金学的組み合わせに依存するだけでなく、3次元相互浸透も存在します機械的なインターロックにより、界面の亀裂による材料の早期破壊を効果的に回避し、材料に良好な損傷耐性を付与します.3次元空間での生体模倣複合材料の構成相の浸透は、マグネシウムマトリックスの減衰特性を完全に保持するだけでなく、また、2つの相の間の弱い界面にマイクロ降伏やマイクロクラックなどの新しい減衰メカニズムを導入して、減衰特性をさらに改善します。さらに、特定の温度範囲（> 150℃）では、形状記憶のニッケルチタン強化スケルトンマグネシウムマトリックスおよびニッケルtのクリープ挙動に及ぼす影響およびカップリング効果チタンの応答応力はマトリックスのクリープ応力よりもはるかに高いため、従来の熱処理による生体模倣複合材料の変形損傷がその初期形状と強度を回復し、形状記憶を形成すると、自己修復機能の効果が得られます。往復サイクルを使用できます。

強度と減衰特性をそれぞれ改善する複数のメカニズムを通じて、新しいタイプのバイオニック複合材料は、2つの間の相互制限関係を介して破り、マグネシウム合金の強度、減衰とエネルギー吸収効率を実現します。性能は現在知られているエンジニアリング材料よりも優れており、新しいタイプのダンピング衝撃吸収材料の精密機器、航空宇宙、その他の分野になることが期待されています。