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为(wei)了进一步节(jie)能减排，近年来，具有高(gao)比强度(du)和低密度(du)的材料(liao)在工业上的需求日益(yi)突出。为(wei)此研究人员(yuan)开发了各种先进材料(liao)，其(qi)中镁/蛋壳复合材料尤其具有吸引力，目前已有科学家在《材料化学与(yu)物(wu)理》杂志上发表了关于鸡蛋(dan)壳对(dui)低密(mi)度(du)复合镁材料的影(ying)响的(de)研(yan)究结果。

蛋壳（图片来源: Ausra Barysiene）

为什(shen)么要(yao)对镁相(xiang)关材料进行复合？

由于镁合金(jin)具(ju)有高比强度和优越的阻尼(ni)能力(li)，目(mu)前(qian)汽车和(he)航空航天工业对镁合金有着大量需求。不过它们在应用上(shang)也有受到一(yi)定的限制(zhi)，如低(di)耐磨(mo)性(xing)和机械强度。为(wei)此，镁合(he)金常用SiC、TiC 和Al₂O₃等元素进行增强(qiang)。

尽管这些增强(qiang)元(yuan)素(su)提高了复合镁合金(jin)的耐磨性和力学性能，但(dan)同时也显著增加(jia)了这(zhei)些(xie)复(fu)合(he)合(he)金的产(chan)品成本。因此，人们开始(shi)将注意力转向更低成本(ben)、更可持(chi)续的废弃材料替(ti)代品(pin)上。

蛋壳对镁复合材料的增强(qiang)

可供选(xuan)择(ze)的废弃物替(ti)代(dai)品有(you)很多，包括粉煤灰(hui)、 CRT 玻璃、粉煤灰空心微珠、赤泥和蛋壳。

其中，蛋壳是最(zui)具吸引力的废(fei)料之一，不仅密度低，含有高浓度的 Ca₂O₃，而且容(rong)易获取、可持续、价格低(di)廉。

在此之前(qian)已有文献(xian)报道蛋壳添(tian)加剂能提(ti)高(gao)镁合金的(de)力学性(xing)(xing)能、阻尼性(xing)(xing)能、热稳定(ding)性(xing)(xing)和显微硬度，研究还表明(ming)蛋(dan)壳复合(he)材料对镁锌复合(he)材料的腐蚀性能有所(suo)提高(gao)。至于(yu)蛋(dan)壳(qiao)对纯镁(mei)的(de)影(ying)响，在上(shang)文提(ti)到的(de)材料化学与(yu)物理研究论文也(ye)进行了研(yan)究。

研究中，科学家使用(yong)粉(fen)末(mo)冶金(jin)技术来制备这种复合材料，并且对复(fu)合(he)材料的(de)电化(hua)学腐(fu)蚀行(xing)为、密度、微观结构、磨损和(he)硬度进行了彻(che)底的调查，还使(shi)用扫描电(dian)子显微(wei)镜观察(cha)了(le)材料的表面(mian)。

研究结果表明，蛋壳复(fu)合材料(liao)显著提高了(le)纯镁(mei)合金的力学性(xing)能。纯(chun)镁的磨(mo)损速率从0.034 mm³/m 降(jiang)低到0.014 mm³/m。此外(wai)，在高负荷状态(tai)下其磨损(sun)机制为(wei)分层磨损(sun)，低负(fu)荷(he)时磨损(sun)机制为(wei)磨粒(li)磨损(sun)。

然而，由(you)于微电(dian)偶腐蚀，加(jia)入蛋壳颗粒(li)对纯镁(mei)的腐蚀性能有负面影响(xiang)，其主要(yao)原因(yin)是腐蚀层裂纹中(zhong)渗入的氯离子加速了(le)腐蚀过程。

镁/蛋壳复合材料的未来

蛋壳废料作为(wei)一种低成本(ben)的(de)(de)、可持(chi)续发(fa)展的(de)(de)材料(liao)，能(neng)够赋予镁(mei)合(he)金(jin)诸如增强耐磨性等优异性能。不过显(xian)然(ran)，要(yao)让这(zhei)种复合材(cai)料得到应用，需(xu)要(yao)做的(de)工(gong)作还有很(hen)多，这(zhei)项研究结果(guo)为进(jin)一步了(le)解(jie)低成本镁/蛋壳复合材料的可制造性提供了依据。但不(bu)可(ke)否认的(de)是(shi)，这种材料确实(shi)存在足够吸(xi)引人的(de)潜力，因此可(ke)以期待更多(duo)关于其性能改(gai)进(jin)及潜在用途(tu)的(de)研究结果出(chu)现。

粉体(ti)圈Coco编译

来源：azom