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據(jù)外媒報道撼由，美國能源部太平洋西北國家實驗室（Pacific Northwest National Laboratory）研究人員開展一項新研究，無需使用傳統(tǒng)熔煉工藝酥夭，即可將金屬廢料直接轉(zhuǎn)化升級為高性能斑举、高價值的合金搅轿。
（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）
這項研究表明，工業(yè)流中的廢鋁可用于生產(chǎn)高性能金屬合金富玷。這些升級再造鋁的性能與利用原鋁生產(chǎn)的同等材料相當(dāng)璧坟，從而表明這種方法可以提供一種低成本途徑，將更多的優(yōu)質(zhì)回收金屬產(chǎn)品推向市場赎懦。這種新方法被稱為固相合金化（solid phase alloying）雀鹃，通過將廢料轉(zhuǎn)化為高性能鋁產(chǎn)品，不僅可以提高材料性能励两，還有助于提升環(huán)境可持續(xù)性褐澎。
PNNL材料研究人員Xiao Li表示：“這項研究的創(chuàng)新之處在于，通過在鋁屑混合物中精確添加一定數(shù)量的金屬元素作為前體伐蒋，實際上可以將其從低成本廢料轉(zhuǎn)化為高成本產(chǎn)品工三。這一操作只需一步就能完成，可以在五分鐘或更短的時間內(nèi)完全實現(xiàn)合金化曲苛∩崮龋”
（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）
該創(chuàng)新固相合金化工藝可在幾分鐘內(nèi)將鋁廢料（混合了銅、鋅和鎂）轉(zhuǎn)化為精確設(shè)計的高強度鋁合金產(chǎn)品岖习。相比之下谨敏，使用傳統(tǒng)的熔煉、鑄造和擠壓工藝來生產(chǎn)同樣的產(chǎn)品创撼，需要幾天的時間考皂。該團隊使用PNNL專利技術(shù)來實現(xiàn)這些研究成果，即剪切輔助加工和擠壓（Shear Assisted Processing and Extrusion曼中，ShAPE）遗酷。研究人員指出，這些研究結(jié)果還可能用于其他固相制造工藝肯绅。
在ShAPE工藝中笛驴，高速旋轉(zhuǎn)的模具會產(chǎn)生摩擦和熱量，將大塊的起始成分分散成均勻的合金芽接，與新制造的鋁鍛造產(chǎn)品具有同等特性饵逐。該固相方法無需進行高耗能的大規(guī)模熔煉過程括眠，再加上來自廢料的低成本原料，有可能大幅降低制造這些材料的成本倍权。對于消費者來說掷豺，這意味著回收鋁產(chǎn)品具有更長的使用壽命和更好的性能，而且成本更低薄声，無論是汽車当船、建筑材料還是家用電器的部件。
核心堅固的金屬合金
該團隊使用機械測試和先進的成像技術(shù)奸柬，以檢測通過固相合金化方法生產(chǎn)的升級再造材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明婴程，ShAPE升級再造合金在原子層面具有獨特的納米結(jié)構(gòu)廓奕。在ShAPE過程中，合金內(nèi)部會形成原子層面特征——吉尼爾·普雷斯頓區(qū)（Guinier Preston zone）档叔。眾所周知桌粉，這些特征可以提高金屬合金的強度。與傳統(tǒng)的回收鋁相比衙四，該回收合金的強度提高200%铃肯，同時提高了極限抗張強度，有望為消費者帶來更耐用凹毛、性能更好的產(chǎn)品宦逃。
廢鋁原料與金屬添加劑（圖片來源：太平洋西北國家實驗室）
PNNL能源與環(huán)境首席科技官Cindy Powell表示：“除了升級利用廢料，這項研究中最令人興奮的是鸳岩，固相合金化不僅限于鋁合金和垃圾原料柄哀。理論上來說，固相合金化適用于各種能想象到的金屬組合听番，而且由于完全在固態(tài)下進行制造把丹，人們可以開始考慮以前無法制造的全新合金『丝矗”
該固相合金化工藝可用于制造定制金屬絲合金躯法，以用于各種3D打印技術(shù)。例如券豺，電弧增材制造（WAAM）可用于3D打印或修復(fù)金屬部件滚蚪。在此過程中，一卷金屬絲被送入機器人焊炬读黑，焊炬將其熔化以構(gòu)建3D部件拷肌。Li表示：“在線材基增材制造過程中，很難獲得具有定制成分的饋線旨巷。固相合金化是一種很好的方法巨缘，可以生產(chǎn)出具有精確成分的定制合金，比如2%的銅或5%的銅∪羲”
