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铝型材铝合金最新制造工艺:直接从高性能铝合金粉末生产纳米结构

发布时间:2019-07-08 15:57:58
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采用新型固相处理方法,研究团队取消了铝合金粉末传统挤压加工过程中所需的几个步骤,同时还显着提高了产品的延展性(材料在断裂前可以拉伸多远)。

这对汽车行业这样的行业来说是个好消息,因为制造业的高成本历史上限制了粉末制成的高强度铝合金的使用。

该团队的研究在2019年6月出版的Materialia上发表的论文“由摩擦挤出制成的粉末高延展性铝合金”中有所描述。

铝合金铝型材新技术

走出常规挤压

由粉末制成的高性能铝合金长期以来一直用于轻型部件,用于专业航空航天应用,其成本不是限制因素。然而,这些合金通常对于汽车工业来说太昂贵。

铝合金粉末的典型挤出工艺是能量和工艺密集的,需要多个步骤来批量生产材料。首先,必须将松散的粉末装入罐中并使用真空除去气体,这被称为“脱气”。然后将罐密封,热压,预热,并放入挤压机中。在挤出之后,将罐移除或“滗析”,以显示由固结粉末制成的挤出部件。

在这项研究中,该团队取消了许多这些步骤,使用PNNL的剪切辅助加工和挤出技术或ShAPE™直接从粉末中挤出纳米结构铝棒。

铝合金直接从粉末冶金,罐装,脱气,热等静压,脱罐和钢坯预热中挤出

在ShAPE™工艺中,将粉末 - 在这种情况下,由Kymera International的分公司SCM Metal Products,Inc。提供的Al-12.4TM铝合金粉末 - 倒入敞口容器中。然后将旋转挤出模头压入粉末中,在粉末和模头之间的界面处产生热量。该材料柔软且易于挤出,无需罐装,脱气,热压,预热和滗析。

“这是第一个使用ShAPE™等单步工艺将铝合金粉末合并成纳米结构挤压件的实例,”负责该研究的PNNL材料科学家Scott Whalen说。

他补充说:“消除加工步骤和预热需求可以大大缩短生产时间,降低产品的成本和整体嵌入能量,这对于想要制造乘用车的汽车制造商来说可能是有益的。为消费者提供更实惠,更轻便,更省油的产品。“

除了提供Al-12.4TM粉末外,SCM Metals Products,Inc。还进行了机械测试,以验证所得材料的性能。PNNL和SCM Metal Products,Inc。目前正在合作开展DOE技术转型办公室的项目,以扩大更大直径挤压的工艺。

延展性

消除加工步骤和减少加热并不是团队唯一成功的发现。

虽然高性能铝合金历史上表现出优异的强度,但它们通常受到延展性差的阻碍。然而,该团队发现ShAPE™生产的挤出的延展性得到显着改善,测量的延展性是传统挤出产品的两到三倍,并且具有相同的强度。

为了理解延展性显着增加的原因,使用透射电子显微镜来评估粉末和挤出材料的微观结构。结果表明,ShAPE™方法改进了粉末中的第二相 - 非铝材料的微小强化颗粒。ShAPE™可将颗粒缩小至纳米级尺寸,并将其均匀分布在整个铝基体中,从而提高延展性。

故事来源:

材料由DOE /太平洋西北国家实验室提供 

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