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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

【铝道】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(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，使用这些合位移清零金的成本过高。

传统铝合金粉末挤压工艺耗能高、工序复杂，需要多个步骤才气缸能批量生产材料。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，用户存在着没有PC就不行高级的心态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电子产品粉末，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锻压机床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。