據(ju)外媒報(bao)道，美國太平洋西(xi)北國家實(shi)驗室（PNNL）的(de)研(yan)究人員展示先進的(de)制(zhi)(zhi)造工(gong)藝，利(li)用(yong)高性能鋁合金粉(fen)，直接一步制(zhi)(zhi)成(cheng)納米結構鋁棒和管。研(yan)究小(xiao)組采用(yong)全新固相加工(gong)方法，減去傳統鋁合金粉(fen)末擠壓(ya)加工(gong)的(de)若干步驟，同時顯著提(ti)高產品的(de)延展性，即材料斷裂前的(de)拉(la)伸距(ju)離。這(zhe)對汽車等行業(ye)來(lai)說是(shi)個好消息。長期(qi)以來(lai)，航空航天(tian)領域一直利(li)用(yong)由粉(fen)末制(zhi)(zhi)成(cheng)的(de)高性能鋁合金，制(zhi)(zhi)造輕量(liang)級部件。然而，對于汽車工(gong)業(ye)來(lai)說，使用(yong)這(zhe)些合金的(de)成(cheng)本過高。

傳統鋁合金粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)擠壓(ya)(ya)工藝耗能高(gao)、工序復雜，需要多個步(bu)驟才(cai)能批量(liang)生產材料(liao)。首先(xian)，必(bi)須把松散的(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)裝(zhuang)(zhuang)進(jin)罐(guan)(guan)里，然(ran)后(hou)真空抽(chou)氣，這叫(jiao)做“脫氣”。接(jie)著密封罐(guan)(guan)體(ti)，熱(re)壓(ya)(ya)，預加(jia)熱(re)，放入擠壓(ya)(ya)機。擠出后(hou)，移除罐(guan)(guan)體(ti)或“倒(dao)空”，露出由固結(jie)粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)構成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)擠出部分。在這項研(yan)究中(zhong)(zhong)，研(yan)究小組去除很多步(bu)驟，使用(yong)剪切輔助加(jia)工和(he)擠壓(ya)(ya)技術（簡(jian)稱ShAPE），只需一步(bu)，便可(ke)直接(jie)從粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)中(zhong)(zhong)擠出納米結(jie)構鋁棒。將粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)倒(dao)入開放容器中(zhong)(zhong)，然(ran)后(hou)將旋轉的(de)(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)(ya)模具壓(ya)(ya)入粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)中(zhong)(zhong)，在粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)與模具的(de)(de)(de)(de)(de)交界(jie)面(mian)產生熱(re)量(liang)。該材料(liao)軟化后(hou)易于(yu)擠出，不(bu)需要罐(guan)(guan)裝(zhuang)(zhuang)、脫氣、熱(re)壓(ya)(ya)、預熱(re)和(he)除罐(guan)(guan)。本例中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)Al-12.4TM鋁合金粉(fen)(fen)(fen)末(mo)(mo)，由凱美(mei)拉國際(ji)材料(liao)公(gong)司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)分公(gong)司(si)SCM金屬制品公(gong)司(si)提供。

美國研發(fa)鋁合金新型制(zhi)造工(gong)藝(yi) 可顯著提高產(chan)品的延展(zhan)性PNNL材料科學(xue)家Scott Whalen領導(dao)這(zhe)項(xiang)研究。他說：“這(zhe)是首次公(gong)開發(fa)表的此類實例，使用(yong)ShAPE之類單步(bu)工(gong)藝(yi)，將鋁合金粉末固化成納米結構擠壓件。減少加(jia)工(gong)步(bu)驟和加(jia)熱過程，將大大減少生產(chan)時間，同時降低成本和產(chan)品內部(bu)吸收的能(neng)量，可以幫助汽車制(zhi)造商，生產(chan)更(geng)便(bian)宜(yi)、更(geng)輕、更(geng)省油的乘用(yong)車。”

美(mei)國研發鋁合金新(xin)型(xing)制(zhi)造(zao)工藝 可顯著(zhu)提高產品的延展性除了提供Al-12.4TM粉(fen)末，SCM金屬制(zhi)品公司還進(jin)行(xing)機(ji)械測(ce)試，驗證擠出材料(liao)的性能。目前，PNNL和SCM金屬制(zhi)品公司正在(zai)與美(mei)國能源部(bu)的技術轉型(xing)辦公室合作開發項目，以擴大加工規模，實(shi)現(xian)更大直徑擠壓。

傳統高性能鋁合金(jin)(jin)通常強(qiang)度高，但延展(zhan)(zhan)(zhan)性差。然而，研(yan)究(jiu)(jiu)小(xiao)組發(fa)現，采用ShAPE技術擠(ji)出(chu)的(de)(de)(de)(de)鋁合金(jin)(jin)，延展(zhan)(zhan)(zhan)性明顯得(de)到改善，是常規擠(ji)壓產品的(de)(de)(de)(de)二至三倍，而且強(qiang)度相當。為了解其中原因，研(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員(yuan)采用透射電子顯微鏡，觀察(cha)粉末(mo)和擠(ji)出(chu)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)微觀結構。結果表明，ShAPE技術能夠細化非鋁材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)微小(xiao)強(qiang)化顆(ke)粒，使其尺寸縮減至納(na)米級，并均勻分(fen)布(bu)在鋁基體上，從(cong)而提高延展(zhan)(zhan)(zhan)性。