Ett steg framåt för framtidens lättmetall

Magnesium är en lättmetall på frammarsch. Men än kvarstår många utmaningar som behöver lösas för att metallen ska bli användbar på bred front. Med sin doktorsavhandling om en av de vanligaste magnesiumlegeringarna ger Hoda Dini vid Tekniska Högskolan, Jönköping University, ett värdefullt bidrag till kunskapen om magnesium.

I takt med att kraven på minskade utsläpp av koldioxid från bilar och flygplan har höjts, har magnesium blivit en allt intressantare lättmetall för många av de gjutna komponenter som används inom bil- och flygindustrin. Med en vikt på bara 70 procent av vikten hos aluminium, erbjuder magnesium en möjlighet att producera betydligt lättare, och därigenom bränslesnålare, fordon.

– Magnesium är en mycket attraktiv metall för vissa industrier, men kunskapen om magnesium och olika magnesiumlegeringar är fortfarande begränsad. Industrin behöver veta vilka tillverkningsmetoder de ska använda för att få vissa egenskaper hos materialet, och forskningen på det området är ännu i sin linda, säger Hoda Dini, doktorand vid Tekniska Högskolan och författare till den nya avhandlingen.

Doktorsavhandlingen fokuserar på magnesiumlegeringen AZ91D, som består av magnesium, aluminium och zink, och som är en av de mest använda magnesiumlegeringarna. En fördel med denna legering är att den är lämpad för pressgjutning, en tillverkningsmetod som gör det möjligt att producera komplexa strukturer på ett relativt enkelt sätt.

– Ett viktigt resultat av min studie är en modell som visar hur legeringens mekaniska egenskaper hänger ihop med mikrostrukturen. Mikrostrukturen i sin tur beror på hur gjutningen utförs, till exempel hur snabbt det smälta materialet sprutas in i formarna, förklarar Hoda Dini.

En nackdel med magnesium är att det inte är särskilt värmetåligt. Vid höga temperaturer och långvarig belastning börjar materialet att deformeras och komponenten riskerar att gå sönder. Det här beteendet är kopplat till något som kallas den intermetalliska fasen hos magnesiumlegeringen. Vid höga temperaturer börjar den här delen av legeringen att mjukna.

–En viktig upptäckt som vi gjort i den här studien är att olika gjuttekniker, till exempel olika stelningshastigheter, ger olika mycket av den intermetalliska fasen, säger Hoda Dini.

Det är inte bara bil- och flygindustrin som är intresserad av magnesium till sina produkter. I sin forskning har Hoda Dini samarbetat med Husqvarna, som bland annat tillverkar motordrivna redskap för trädgårdsskötsel och skogsbruk. Många av deras produkter är handhållna och med komponenter av lättmetall blir redskapen betydligt lättare än med stål.

– För oss är det viktigt att öka vår förståelse för hur vi kan använda magnesiumlegeringar för att fortsätta sänka vikten på våra professionella skogsvårdsprodukter. Hoda Dinis forskning har gett oss ny och värdefull kunskap om hur legeringen AZ91D fungerar, säger Kaj Torbjörner, som arbetar som materialingenjör på Husqvarna.

Hoda Dinis avhandling är en del av forskningsprojektet CompCAST, ett av över 30 projekt som ingår i SPARK, Jönköping Universitys forsknings- och utbildningsmiljö inom kunskapsintensiv produktframtagning.

Hoda Dini försvarade framgångsrikt sin avhandling “As-cast AZ91D Magnesium Alloy Properties: Effects of Microstructure and Temperature” den 8 december.

Länk till avhandlingen Länk till annan webbplats, öppnas i nytt fönster.