Genombrott för magnesium som lättviktsmaterial

Genom att ändra på mikrostrukturen i magnesiumlegeringar har Mohsen Esmaily, forskare inom atmosfärisk korrosion på Chalmers, lyckats öka möjligheten för transportsektorn att använda dessa material för att sänka vikten på fordon.

Magnesium är den lättaste konstruktionsmetallen, men också den mest reaktiva. Det innebär att den är mycket känslig för korrosion, alltså att den reagerar med omgivningen och rostar. Detta försvårar eller omöjliggör användningen av magnesium i korrosiva miljöer, till exempel utvändigt på bilar, och innebär därför att användningen av magnesium för att göra bilarna lättare begränsas.

Magnesiumtillverkarna har i över hundra år arbetat med att förbättra korrosionsegenskaperna genom att utveckla nya, mer korrosionsbeständiga legeringar och även med hjälp av till exempel ytbeläggningar. Mohsen Esmailys arbete visar på ett helt nytt sätt att förbättra legeringarnas korrosionsegenskaper, nämligen via materialets mikrostruktur, vilket ökar möjligheterna att sänka vikten på fordon.

– I en fordonsindustri där varje minskat kilo är viktigt skulle en övergång till magnesium, som är 30 procent lättare än dagens vanligaste lättviktsmetall aluminium, innebära ett stort steg framåt när det gäller att minska bränsleförbrukningen, säger Mohsen Esmaily.

Det var när han studerade magnesiumgjutningar framställda genom en teknik som kallas rheogjutning som han upptäckte att korrosionsbeständigheten för magnesiumlegeringar som tillverkats med denna teknik var upp till fyra gånger bättre än för samma material som framställts genom konventionell pressgjutning. Den nya kunskapen har möjliggjorts genom en kombination av unika exponeringsmetoder och ett flertal avancerade analysmetoder.

Rheogjutning av magnesiumlegeringar har utvecklats på Jönköping University med målet att öka hållfastheten på materialet, men Mohsen Esmailys studier visar att tekniken även ger magnesiumlegeringar oväntat bra förmåga att stå emot korrosion. Han visar med sin forskning sambandet mellan legeringarnas mikrostruktur och dess korrosionsbeständighet. När nu sambandet är kartlagt öppnas möjligheten att optimera mikrostrukturen för att ytterligare förbättra korrosionsbeständigheten.

– Vi kommer kunna skapa gjutna magnesiumkonstruktioner som korroderar mycket långsammare och som dessutom har bättre hållfasthet än tidigare genom att kontrollera mikrostrukturen i legeringen, säger Mohsen Esmaily.

På tre år har han publicerat över 30 artiklar i vetenskapliga tidskrifter, varav 22 som huvudförfattare. I dessa visar Mohsen Esmaily nya resultat som kan öka användningen av magnesium- och aluminiumlegeringar i fordon. Flera av artiklarna har fått stort genomslag, och en var årets mest nedladdade från tidskriften Corrosion Science under 2015. Han har dessutom uppmärksammats av Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA) som gav honom 50 000 kronor för hans arbete med magnesiumkorrosion.

Mohsen Esmaily disputerar tredje februari med avhandlingen The Role of Microstructure in the Atmospheric Corrosion of Selected Light Alloys and Composites.

Bildtext: Mohsen Esmaily i sitt laboratorium för forskning om atmosfärisk korrosion. Foto: Mats Tiborn

För mer information, kontakta:

Mohsen Esmaily (engelsktalande), doktorand på oorganisk miljökemi på institutionen för kemi och kemiteknik, 031-772 28 64, 076-310 76 55, mohsen.esmaily@chalmers.se