科技资讯 2023-04-19 19:24

废铝现在可以被收集起来,并通过汽车行业正在开发的一种创新工艺直接转化为新的汽车零部件,特别是用于电动汽车。美国能源部太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)与领先的移动技术公司麦格纳(Magna)合作,推出了一种新的制造工艺,无需开采和提炼同等数量的原铝矿石,从而减少了50%以上的能耗和90%以上的二氧化碳排放。轻质铝还有助于延长电动汽车的行驶里程。

这项获得专利并屡获殊荣的剪切辅助加工和挤压(ShAPE™)工艺收集汽车制造中的废渣和剩余的铝饰边,并将其直接转化为适用于新汽车零部件的材料。目前,该公司正扩大规模,为电动汽车生产轻质铝制零部件。

在一份新的报告和《制造快报》的一篇研究文章中,详细描述了最新的进展,即在将新开采的铝用于新零件之前,不需要在材料中添加新开采的铝。通过降低回收铝的成本,制造商可能能够降低铝部件的总体成本,使其更好地取代钢。

PNNL的材料科学家和首席研究员Scott Whalen说:“我们表明,用ShAPE工艺形成的铝零件在强度和能量吸收方面符合汽车工业标准。”“关键是ShAPE工艺可以分解废料中的金属杂质,而不需要耗能的热处理步骤。仅这一点就节省了大量时间,并带来了新的效率。”

这份新的报告和研究出版物标志着与北美最大的汽车零部件制造商麦格纳(Magna)四年合作的高潮。麦格纳获得了美国能源部汽车技术办公室轻量化材料联盟(LightMAT)项目的合作研究资金。

麦格纳材料科学经理Massimo DiCiano表示:“在麦格纳,可持续发展是我们所做的一切工作的重中之重。“从我们的制造工艺到我们使用的材料,ShAPE工艺很好地证明了我们如何为客户寻求发展和创造新的可持续解决方案。”

铝的优点

除钢外,铝是汽车工业中使用最多的材料。铝的优点使它成为一种有吸引力的汽车部件。无论是延长电动汽车的行驶里程,还是缩小电池容量,铝都是提高效率的轻量化汽车战略的关键材料。虽然汽车行业目前确实回收了大部分铝,但在重新使用之前,它通常会在其中添加新开采的原铝,以稀释杂质。

金属制造商还依赖于一个有百年历史的工艺,即将砖(或行业中所称的“钢坯”)预热到1000华氏度(550摄氏度)以上数小时。预热步骤溶解原料金属中的硅、镁或铁等杂质团块,并通过一种称为均质化的过程将它们均匀分布在钢坯中。

相比之下,ShAPE工艺在不到一秒钟的时间内完成了相同的均质步骤,然后在几分钟内将固态铝转化为成品,无需预热步骤。

“与麦格纳的合作伙伴一起,我们已经达到了ShAPE过程演变的关键里程碑,”Whalen说。“我们通过创造方形、梯形和多单元部件来展示其多功能性,这些部件都符合强度和延展性的质量基准。”

在这些实验中,研究小组使用了一种被称为6063的铝合金,或建筑铝。这种合金用于各种汽车部件,如发动机支架,保险杠组件,框架轨道和外部装饰。PNNL的研究小组使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射检查了挤压形状,从而创建了成品中每个金属颗粒的位置和微观结构的图像。结果表明,成形后的产品强度均匀,不存在导致零件失效的制造缺陷。特别是,这些产品没有出现大量金属杂质的迹象,这些金属杂质可能导致材料变质,并阻碍了使用二次再生铝制造新产品的努力。

研究小组目前正在研究通常用于电动汽车电池外壳的更高强度铝合金。

惠伦说:“这项创新只是在制造业中为回收铝创造循环经济的第一步。”“我们现在正在努力将消费后的废物流纳入其中,这可能会为二次铝废料创造一个全新的市场。”