許多行業越來越需要具有高比強度和低密度的材料。近年來，研究人員為此探索和開發了各種先進材料，其中鎂/蛋殼復合材料尤具吸引力。

據外媒報道，土耳其卡拉比克大學（Karabuk University）的研究人員探討了蛋殼在生產過程中對低密度復合鎂材料的影響。蛋殼廢棄物作為一種容易獲得、成本低且可持續的材料，能夠賦予鎂合金卓越的性能，例如提高耐磨性和耐腐蝕性。

來源：AZOM

對低密度材料的需求

近年來，碳排放和環境污染日益嚴重。低密度材料具有節能和節約資源的優勢，因此相關需求見長。

鎂合金具有高比強度和優異的阻尼能力，在汽車和航空航天等產業中應用廣泛。然而，這種合金也存在一定局限性，如耐磨性和機械強度低。為此，人們常常往鎂合金中添加SiC、TiC和Al2O3等元素。

強化元素能夠提高復合鎂合金的磨損和力學性能，然而其應用仍面臨挑戰。對于這些合金，當前使用的強化元素明顯提高了產品成本。因此，人們將注意力轉向低成本、可持續的廢棄材料上，以作為替代品。

低成本、可持續的廢料

一些由廢棄物衍生的替代品，已經作為復合組分材料受到研究人員的關注，包括粉煤灰、CRT玻璃、粉煤灰空心微珠、赤泥和蛋殼等。近年來，人們對這類廢棄物衍生復合鎂合金進行了大量研究，并得到了一些有趣的結果。

由Nguyenm等人進行的研究，采用熔融分解沉積技術制備鎂/粉煤灰空心微珠復合材料，其中添加了具有不同含量的粉煤灰空心微珠。該復合材料表現出較高的抗壓屈服強度和顯微硬度。

Gopal等人通過粉末冶金方法制備了CRT玻璃復合鎂合金，提高了鎂基體的耐磨性和硬度。

2020年，Anandajothi等人利用從蛋殼廢料中獲得的羥基磷灰石，以及從稻殼灰中獲得的SiO3，制成一種Az91(最流行的商業級鎂合金)雜化材料。這種混雜復合鎂合金是用粉末冶金法制成的。

蛋殼的優勢

在衍生自廢棄物的復合材料中，蛋殼是最有吸引力的目標之一，這種廢棄材料的密度低，Ca2O3含量高，易獲得、可持續，而且成本低。目前，關于其作為鎂合金復合材料的研究文獻不多。

一些文獻報道，蛋殼添加物可提高鎂合金的力學性能、阻尼性能、熱穩定性和顯微硬度。研究還表明，與Mg/Zn復合材料相比，蛋殼復合材料具有更好的耐腐蝕性能。

然而，關于蛋殼復合材料如何影響純鎂的腐蝕和磨損性能的相關信息甚少。因此，有必要進一步關注鎂/蛋殼復合材料。

純鎂/蛋殼復合材料

土耳其卡拉比克大學的此項研究旨在探討純鎂/蛋殼復合材料及其增強性能。研究人員采用粉末冶金技術制備材料，并深入研究其電化學腐蝕行為、密度、微觀結構、磨損和硬度。通過掃描電子顯微鏡對材料表面進行觀察。

研究結果表明，加入蛋殼的復合材料，可明顯提高純鎂合金的力學性能。研究人員制備了不同的試樣，其中Mg/10ES復合材料的耐磨性最好。純鎂的磨損率從0.034 mm3/m降低到0.014 mm3/m。此外，在高載荷下，磨損機制為分層磨損；而在低載荷下，磨損機制體現為磨耗。

然而，由于存在微電偶腐蝕，加入蛋殼顆粒也會對純鎂的腐蝕性能產生一些不利影響。研究中發現，腐蝕性能下降的原因之一是存在氯離子，這些氯離子滲透到腐蝕層的裂縫中加速了腐蝕過程。

通過這些研究結果，可以進一步了解低成本鎂/蛋殼復合材料的可制造性。蛋殼成分能夠強化材料中的純鎂，提高材料耐磨性，增強其應用潛力。不過顯然未來還有很多工作需要去做，期待更多研究成果出現！