美国太平洋西北国家实验室的研究人员*近验证了一种先进的制造工艺，可以直接从高性能铝合金粉末生产纳米结构棒、管。采用新型固相处理方法，该研究团队缩减了铝合金粉末传统挤压加工过程中的几个步骤，同时显著提高了产品的延展性。这对汽车等行业来说是个好消息，因为高成本限制了粉末制高强度铝合金在制造业中的使用。

  突破常规

   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。然而这些合金对于汽车工业来说太昂贵。典型的铝合金粉末挤出工艺是高耗能和工艺密集型，需要多个步骤来批量生产。首先，必须将松散的粉末装入罐中并抽成真空，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，该团队省略部分步骤，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。“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。他们可以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

  缩减加工步骤和加热并不是团队唯 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™方法挤出的铝合金延展性得到显著改善，测量得到的延展性是传统挤出产品的两到三倍，且具有相同的强度。

  为了理解延展性显著增加的原因，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。