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新型铝合金制造工艺问世 一步成形并提高延展性

       

  盖世汽车讯 据外媒报道,美国太平洋601099)西北国家实验室(PNNL)的研究人员展示先进的制造工艺,利用高性能铝合金粉,直接一步制成纳米结构铝棒和管。研究小组采用全新固相加工方法,减去传统铝合金粉末挤压加工的若干步骤,同时显著提高产品的延展性,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,航空航天领域一直利用由粉末制成的高性能铝合金,制造轻量级部件。然而,对于汽车工业来说,使用这些合金的成本过高。

  传统铝合金粉末挤压工艺耗能高、工序复杂,需要多个步骤才能批量生产材料。首先,必须把松散的粉末装进罐里,然后真空抽气,这叫做“脱气”。接着密封罐体,热压,预加热,放入挤压机。挤出后,移除罐体或“倒空”,露出由固结粉末构成的挤出部分。在这项研究中,研究小组去除很多步骤,使用剪切辅助加工和挤压技术(简称ShAPE),只需一步,便可直接从粉末中挤出纳米结构铝棒。将粉末倒入开放容器中,然后将旋转的挤压模具压入粉末中,在粉末与模具的交界面产生热量。该材料软化后易于挤出,不需要罐装、脱气、热压、预热和除罐。本例中的Al-12.4TM铝合金粉末,由凯美拉国际材料公司的分公司SCM金属制品公司提供。

  PNNL材料科学家Scott Whalen领导这项研究。他说:“这是首次公开发表的此类实例,使用ShAPE之类单步工艺,将铝合金粉末固化成纳米结构挤压件。减少加工步骤和加热过程,将大大减少生产时间,同时降低成本和产品内部吸收的能量,可以帮助汽车制造商,生产更便宜、更轻、更省油的乘用车。”

  除了提供Al-12.4TM粉末,SCM金属制品公司还进行机械测试,验证挤出材料的性能。目前,PNNL和SCM金属制品公司正在与美国能源部的技术转型办公室合作开发项目,以扩大加工规模,实现更大直径挤压。

  传统高性能铝合金通常强度高,但延展性差。然而,研究小组发现,采用ShAPE技术挤出的铝合金,延展性明显得到改善,是常规挤压产品的二至三倍,而且强度相当。为了解其中原因,研究人员采用透射电子显微镜,观察粉末和挤出材料的微观结构。结果表明,ShAPE技术能够细化非铝材料的微小强化颗粒,使其尺寸缩减至纳米级,并均匀分布在铝基体上,从而提高延展性。

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