Peneliti Tiongkok telah membuat terobosan baru dalam menyesuaikan kekuatan dan plastisitas paduan manesium. Seiring dengan meningkatnya permintaan bahan ringan di ruang angkasa, transportasi kereta api, dan elektronik, paduan magnesium—yang merupakan salah satu bahan struktur logam paling ringan—menghadapi tantangan yang sama: kekuatan tinggi sering kali harus mengorbankan plastisitas yang rendah, terutama pada paduan logam berkekuatan tinggi yang bebas tanah jarang.
Untuk mengatasi masalah ini, tim peneliti secara sistematis mempelajari paduan berbasis Mg‑Sn‑Ca dengan menyesuaikan kandungan aluminium (Al). Mereka menganalisis hubungan antara evolusi struktur mikro dan sifat mekanik. Temuan ini dipublikasikan di Acta Metallurgica Sinica (2020, Vol.56, No.10, pp.1423-1432).
Variasi performa yang berbeda dengan konten Al yang berbeda
Tiga paduan Mg‑2.5Sn‑2Ca dengan 2%, 4%, dan 9% Al (fraksi massa) telah disiapkan. Struktur mikro dan respons mekanisnya dibandingkan dalam kondisi as-cast dan ekstrusi. Perubahan kandungan Al mengubah jenis dan distribusi fase kedua berskala nano, yang pada gilirannya memengaruhi perilaku rekristalisasi dinamis dan kepadatan dislokasi, yang mengarah pada trade-off yang dapat diprediksi antara kekuatan dan plastisitas.
Pada 2% Al:Zona GP berdensitas tinggi terbentuk, membatasi batas butir dengan kuat dan menghambat pertumbuhan butir yang direkristalisasi. Paduan yang diekstrusi mencapai ukuran butir rata-rata hanya ~0,5 μm dengan kepadatan dislokasi dan struktur subbutir yang tinggi. Kekuatan hasil mencapai ~370 MPa sementara perpanjangan tetap di 6,2%.
Pada 4% Al:Kekuatan menengah dan plastisitas diamati, menunjukkan perilaku transisi.
Pada 9% Al:Fase kedua berskala nano diubah menjadi Mg₁₇Al₁₂, yang menghambat gerakan dislokasi dengan lemah. Rekristalisasi dinamis menjadi lebih lengkap, kepadatan sisa dislokasi menurun secara signifikan, dan ukuran butir meningkat. Kekuatan hasil turun menjadi ~290 MPa, namun perpanjangan suhu ruangan meningkat pesat menjadi 12,0%.
Regulasi berkelanjutan dari kekuatan tinggi hingga plastisitas tinggi
Hanya dengan menyesuaikan kandungan Al, sistem paduan yang sama dapat terus disetel dari jenis berkekuatan tinggi (2% Al, cocok untuk struktur penahan beban) ke jenis plastisitas tinggi (9% Al, lebih mudah untuk pembentukan berikutnya). Hal ini memberikan dasar langsung bagi aplikasi teknik untuk memilih komposisi yang sesuai.
Jalur berbiaya rendah untuk paduan magnesium berperforma tinggi
Dibandingkan dengan paduan Mg yang mengandung tanah jarang (misalnya, dengan Gd, Y, Nd), sistem Mg‑Sn‑Ca‑Al menghindari logam tanah jarang yang mahal, sehingga mengurangi biaya bahan mentah secara signifikan. Studi ini mengungkap mekanisme yang mendasari kandungan Al memodulasi rekristalisasi, kepadatan dislokasi, dan ukuran butir melalui kontrol fase kedua skala nano. Produk ini menawarkan jalur desain struktur mikro yang dapat ditindaklanjuti untuk mengembangkan paduan magnesium berbiaya rendah, non-rare‑earth, berkekuatan tinggi, dan plastisitas tinggi.
Pakar industri percaya bahwa penelitian ini mendorong penerapan praktis paduan magnesium dalam skenario ringan dan meletakkan dasar untuk lebih lanjut memecahkan hambatan plastisitas kekuatan melalui paduan mikro komposit.
Diterbitkan: 22 Mei 2026
Kategori: Ilmu Material
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
