新型铝合金制造工艺问世 一步成形并提高延展性

据外媒报道，美国太平洋西北国家实验室（601099）的研究人员展示了先进的制造技术，使用高性能铝合金粉末一步直接生产出纳米结构的铝棒和铝管。研究团队采用了一种新的固态加工方法，从传统的铝合金粉末挤压加工中减去了几个步骤，同时显著提高了产品的延展性，即材料断裂前的拉伸距离。这对汽车等行业来说是个好消息。长期以来，航空航天工业一直在使用由粉末制成的高性能铝合金来制造轻质部件。然而，对于汽车行业来说，使用这些合金的成本太高了。传统的铝合金粉末挤压工艺能耗高，工艺复杂，需要多个步骤才能批量生产材料。首先，必须将松散的粉末装入罐中，然后真空泵送，这被称为“脱气”。接下来，密封罐体，将其热压，预热，然后将其放入挤出机中。挤出后，取出罐体或“清空”罐体，露出由固化粉末组成的挤出部分。在这项研究中，研究团队去掉了许多步骤，并使用剪切辅助加工和挤出技术，仅需一步即可从粉末中直接挤出纳米结构的铝棒。将粉末倒入一个打开的容器中，然后将旋转挤压模具压入粉末中，在粉末和模具之间的界面处产生热量。软化后，材料易于挤出，不需要罐装、脱气、热压、预热和脱罐。本实施例中的Al-12.4TM铝合金粉末由Camilla International Materials的子公司SCM Metal Products提供。PNNL材料科学家斯科特·惠伦领导了这项研究。他说， “这是第一个公开发表的使用ShAPE等一步工艺将铝合金粉末固化为纳米结构挤压件的例子。减少加工步骤和加热过程将大大缩短生产时间，同时降低成本和产品内部吸收的能量，这可以帮助汽车制造商生产更便宜、更轻、更节能的乘用车s“除了提供Al-12.4TM粉末外，SCM金属制品公司还进行机械测试，以验证挤压材料的性能。目前，PNNL和SCM金属产品公司正在与美国能源部技术转型办公室合作开发项目，以扩大加工规模，实现更大直径的挤压。传统al高性能铝合金通常具有高强度但延展性差。然而，研究团队发现，使用ShAPE技术挤压的铝合金具有显著提高的延展性，是传统挤压产品的两到三倍，并且具有相当的强度。为了了解这背后的原因，研究人员使用透射电子显微镜观察了粉末和挤压材料的微观结构。结果表明，ShAPE技术可以细化非铝材料的小强化颗粒，将其尺寸缩小到纳米级，并将其均匀分布在铝基体上，从而提高延展性。

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