據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)能源部太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與領(lǐng)先的移動(dòng)出行技術(shù)公司麥格納合作，開(kāi)發(fā)了一種制造工藝。該工藝無(wú)需開(kāi)采和提煉原鋁礦石，就能制造出相同數(shù)量的鋁材，還能減少50%以上的能耗和90%以上的二氧化碳排放，主要用于收集廢鋁并將其轉(zhuǎn)化為新的車(chē)輛零件。

媒體表示，剪切輔助加工與擠壓（ShAPE）工藝已經(jīng)獲得專(zhuān)利，且屢獲殊榮。其原理是從汽車(chē)制造中收集廢料和剩余的鋁飾邊，并將其直接轉(zhuǎn)化為適用于新汽車(chē)零部件的材料。目前，該技術(shù)被拓展應(yīng)用于為電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)輕質(zhì)鋁制零部件。

首席研究員Scott Whalen表示：“采用ShAPE工藝形成的鋁制部件符合汽車(chē)行業(yè)的強(qiáng)度和能耗排放標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)鍵是ShAPE工藝可以分解廢料中的金屬雜質(zhì)，無(wú)需再進(jìn)行能耗排放密集的熱處理步驟。僅此一項(xiàng)，就可以節(jié)省大量時(shí)間并提高效率。”

鋁的優(yōu)點(diǎn)

除鋼外，鋁是汽車(chē)工業(yè)中使用最多的材料。鋁的優(yōu)越性使其成為極具潛力的汽車(chē)部件。

鋁的重量更輕、質(zhì)量更堅(jiān)固，是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化戰(zhàn)略中的關(guān)鍵材料，在延長(zhǎng)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程與降低電池容量中起到十分重要的作用。雖然汽車(chē)行業(yè)目前已經(jīng)回收了大部分的鋁，但在重新使用之前，它還是需要在其中添加新開(kāi)采的原鋁，以稀釋雜質(zhì)。

同時(shí)，傳統(tǒng)的金屬制造商依賴(lài)于一個(gè)具有百年歷史的預(yù)熱工藝，即在行業(yè)中將磚塊或“鋼坯”預(yù)熱至超過(guò)1,000°F(550°C)的溫度數(shù)小時(shí)。預(yù)熱步驟溶解了原料金屬中的硅、鎂或鐵等雜質(zhì)，并通過(guò)稱(chēng)為均質(zhì)化的過(guò)程將它們均勻分布在鋼坯中。

相比之下，ShAPE工藝在不到一秒的時(shí)間內(nèi)完成相同的均化步驟，然后在幾分鐘內(nèi)將固態(tài)鋁轉(zhuǎn)化為成品，無(wú)需預(yù)熱步驟，極大地降低了時(shí)間成本。

6063鋁

值得一提的是，在這些實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)使用了一種名為6063的鋁合金。這種合金用于各種汽車(chē)部件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)支架、保險(xiǎn)杠組件、車(chē)架縱梁和外飾件。

鋁微觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)（圖片來(lái)源：美國(guó)能源部太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）

PNNL小組使用掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射檢查了擠壓形狀，從而創(chuàng)建了成品中每個(gè)金屬顆粒的位置和微觀結(jié)構(gòu)的圖像。

結(jié)果表明，ShAPE產(chǎn)品強(qiáng)度均勻，沒(méi)有可能導(dǎo)致零件故障的制造缺陷。特別是這些產(chǎn)品中，沒(méi)有大塊金屬雜質(zhì)的存在——這些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致材料劣化，并阻礙了使用二次回收鋁制造新產(chǎn)品。

據(jù)悉，該研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在研究通常用于電動(dòng)汽車(chē)電池外殼的強(qiáng)度更高的鋁合金?！斑@項(xiàng)創(chuàng)新只是在制造業(yè)中為再生鋁創(chuàng)造循環(huán)經(jīng)濟(jì)的第一步，我們現(xiàn)在正致力于將消費(fèi)后廢物流包括在內(nèi)，這可能會(huì)為再生鋁廢料創(chuàng)造一個(gè)全新的市場(chǎng)?！盬halen說(shuō)。