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,产品的延展性得到显著的提高,即材料断裂前的拉伸距离。
传统铝合金粉末挤压工艺必须先把松散的粉末装进罐里,然后真空抽气进行“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。这个工艺耗能高、工序复杂,需要多个步骤才能批量生产,一般只是被利用与航天航空领域。相对于因汽车轻量化需求而使用这种工艺,显然是不现实的。
对于这项工艺的研究,研究人员摘去了多个步骤,使用剪切辅助加工和挤压技术(简称ShAPE),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。无需罐装、脱气、热压、预热和除罐,便可直接从粉末中挤出纳米结构铝棒。
NNL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。”
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。
科技的发展与材料的关系密不可分,在一定程度上,科技的发展就是材料的发展。而汽车轻量化的发展必将促进铝合金、铝型材的材料的发展。
您有合作意向?即刻联系我们吧!
联系我们