Rheocast Mg alloys for weight reduction in vehicles
- Reference number
- RMA08-0138
- Start and end dates
- 090701-150630
- Amount granted
- 16 199 000 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
This present proposal investigates rheocasting of magnesium alloys with respect to mechanical properties and environmental degradation. The idea is to find new application areas for Mg alloys, especially in the automotive industry where weight reduction is an important issue. The project focuses on a newly developed rheocasting technique, where the ambition is to produce high strength magnesium components with sufficiently good corrosion characteristics. The project consists of a combination of research on casting technology, mechanical properties and corrosion properties of Mg alloys, detailed microstructural characterization being an essential part of all three areas. Modeling of the cast structures, creep characteristics and other mechanical properties is central to the work as it allows us to interpret the experimental results and to propose improved casting techniques and alloy formulations. Existing magnesium alloys for high pressure die casting are either designed for use at ambient temperatures or at temperatures above ~150 oC. Both types of alloys will be used for rheocasting trials. The complex interaction between particles/fibers, intermetallic phases and the metallic matrix will be studied, both from a mechanical and a corrosion perspective.
Popular science description
En av de största utmaningarna för dagens fordonsindustri är att finna sätt för att sänka fordonsvikten, då denna kraftigt påverkar utsläppen av miljöfarlig CO2-gas. Magnesium är den konstruktionsmetall som har lägst densitet. Av denna anledning har man arbetat aktivt under lång tid för att finna lämpliga användningsområden för magnesium. Exempel på applikationer där man idag använder pressgjuten magnesium är ratt, styrkolonn, sätesram och även t.o.m. hela instrumentpaneler. Den totala vikten magnesiumkomponenter är i snitt dock fortfarande relativt liten; ofta endast omkring 5 kg i en personbil. Pressgjutna magnesiumkomponenter innehåller nästan alltid defekter i form av bl.a. porositeter, dvs håligheter i materialet, och oxider, vilka båda kraftigt försämrar de mekaniska egenskaperna. Genom att använda en speciell gjutteknik, s.k. rheogjutning där en halvstelnad metall gjuts i en metallform, kan dessa defekter minimeras med förbättrade mekaniska egenskaper som följd. Tekniken kan även ge andra positiva effekter som t.ex. förbättrad livslängd på gjutformarna, ökad produktivitet och sänkta kostnader. En annan viktig aspekt med Mg-legeringar är att de är mycket känsliga för korrosion, vilket i flera fall varit begränsande när det gäller att finna nya tillämpningar. I detta projekt kommer att möjligheten med rheogjutna magnesiumlegeringar i fordonsapplikationer att undersökas. De aspekter som kommer att beröras är framförallt gjutbarheten, de mekaniska egenskaperna samt korrosionsegenskaperna. Genom att blanda in små hårda partklar eller fibrer i den halvstelnade metallen innan den gjuts i metallformen kan man tillverka s.k. metallmatriskompositer (MMC). Sådana material kan få mycket intressanta egenskaper ur mekanisk synvinkel, vilket skulle kunna öppna upp helt nya användningsområden. Processtekniken för att tillverka sådana Mg-MMC material kommer att studeras såväl som dess mekaniska egenskaper och korrosionsegenskaper. Ett viktigt mål med projektet är också att ta fram modeller och metoder som gör det möjligt att simulera gjutprocessen, de mekaniska egenskaperna samt hur korrosionsangreppen går till. Genom detta skapar man möjligheter att viktsoptimera de gjutna komponenterna så att de klarar av de påfrestningar de kommer att utsättas för.