铝合金粉末生产纳米结构棒、管提高产品延展性

航空航天工业长期以来一直使用粉末制成的高性能铝合金来制造轻质部件，但这些合金对于汽车工业来说过于昂贵。 典型的铝合金粉末挤压工艺是能源密集型和工艺密集型的，需要多个步骤才能进行大规模生产。 首先，必须将松散的粉末放入罐子中，然后抽真空，这称为“脱气”； 然后必须将罐子密封，热压，预热，放入挤出机中，挤出后，取出罐子或“清空”，露出由固结粉末组成的挤出部分。

但在这项研究中，该团队消除了许多步骤，并使用剪切辅助加工和挤出（ShAPE），只需一步即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，并将旋转的挤压模具压入粉末中，在粉末和模具之间的界面处产生热量。 该材料软化后易于挤出，不需要装罐、脱气、热压、预热和脱罐。

PNNL 材料科学家斯科特领导了这项研究。 他说：“这是首次发表的此类实例，采用ShAPE等单步工艺将铝合金粉末固化成纳米结构挤压件。减少铝管加工步骤和加热过程将大大减少生产时间，同时减少产品吸收的成本和能源可以帮助汽车制造商生产更便宜、更轻、更省油的乘用车。”

减少加工步骤和加热并不是该团队唯一的成功发现。 虽然高性能铝合金历来表现出优异的强度，但它们经常受到延展性较差的阻碍。 然而，研究团队发现，采用ShAPE技术挤压的铝合金显着提高了铝管加工延展性，是传统挤压产品的两到三倍，并且具有相当的强度。

为了了解原因，研究人员使用透射电子显微镜观察粉末和挤压材料的微观结构。 结果表明，ShAPE技术可以细化非铝材料微小的增强颗粒，将其尺寸减小到纳米级别，并均匀分布在铝基体上，从而提高延展性。