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太平洋西北國家實驗室的研究人員最近展示了一種新的鋁合金製造工藝

作者:Mary Ann Showater,太平洋西北國家實驗室

太平洋西北國家實驗室的研究人員最近展示了一種先進的製造工藝,即用高性能鋁合金粉末一步法直接生產納米結構的棒和管。

采用一種新的固相處理方法,研究小組消除了傳統鋁合金粉末擠壓加工過程中需要的幾個步驟,同時也顯著提高了產品的延展性(材料在斷裂前能拉伸多遠)。

這對汽車工業等行業來說是個好消息,因為在過去,製造成本高限製了粉末製造的高強度鋁合金的使用。

該團隊的研究成果發表在2019年6月出版的《Materia》雜誌上的論文“粉末摩擦擠壓製成的高延展性鋁合金”。

走出常規擠壓

由粉末製成的高性能鋁合金長期以來被用於特殊航空航天應用的輕量化部件,而成本並不是一個限製因素。然而,這些合金對於汽車工業來說通常太貴了。

鋁合金粉末的典型擠壓工藝是能量和工藝密集型的,需要多個步驟才能批量生產材料。首先,鬆散的粉末必須裝入一個罐中,然後用真空除去氣體,這被稱為“脫氣”。然後將罐密封、熱壓、預熱並放入擠壓機。擠壓後,將罐取出,或“傾析”,露出由固結粉末製成的擠壓件。

在這項研究中,研究小組消除了許多這些步驟,使用PNNL的剪切輔助加工和擠壓技術,或形狀,一步一步直接從粉末中擠出納米結構鋁棒。

鋁合金直接從粉末消脂罐、除氣、熱等靜壓、除罐和坯料預熱中擠出

在成形過程中,將Kymera International分公司SCM Metal Products,Inc.提供的一種粉末,即鋁12.4TM鋁合金粉末,倒入開口容器中。然後將旋轉的擠壓模壓入粉末中,粉末與模具之間的界麵產生熱量。該材料軟化,易於擠出,無需裝罐、脫氣、熱壓、預熱和傾析。

領導這項研究的PNNL材料科學家Scott Whalen說:“這是首次發表的鋁合金粉末通過一個類似形狀的單步過程被整合成納米結構擠壓件的實例。”

他補充說:“消除加工步驟和預熱的需要可以大大縮短生產時間,同時降低產品的成本和整體嵌入能量,這對那些希望使乘用車更便宜、更輕、更省油的汽車製造商來說是有益的。”嗯。”

除了提供Al-12.4TM粉末外,SCM金屬製品公司還進行了機械測試,以驗證所得材料的性能。PNNL和SCM金屬產品公司目前正在為DOE技術過渡辦公室合作一個項目,以擴大大直徑擠壓的工藝。

延展性——是一種延伸

消除加工步驟和減少加熱並不是團隊唯一成功的發現。

盡管高性能鋁合金在曆史上表現出優異的強度,但它們通常會受到延性差的阻礙。然而,研究小組發現,通過形狀產生的擠出物的延展性有了顯著的改善,測量的延展性是傳統擠出物的兩到三倍,並且具有相同的強度。

為了了解塑性大幅度提高的原因,采用透射電子顯微鏡對粉末和擠壓材料的微觀結構進行了評估。結果表明,形狀法細化了非鋁材料粉末微強化顆粒中的第二相。形狀將顆粒縮小到納米尺寸,並均勻分布在整個鋁基體上,從而提高延展性。

More information: Scott Whalen et al, High ductility aluminum alloy made from powder by friction extrusion, Materialia (2019). DOI: 10.1016/j.mtla.2019.100260

原文鏈接:https://phys.org/news/2019-06-aluminum-alloys.html

聲明:本文由 亚游集团电投鋁業 編譯,中文內容僅供參考,一切內容以英文原版為準。

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