Un proceso avanzado de fabricación para producir varillas y tubos nanoestructurados directamente a partir de polvo de aleación de aluminio de alto rendimiento, en un solo paso, fue demostrado recientemente por investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.
Utilizando un novedoso enfoque de Procesamiento de fase sólida, el equipo de investigación eliminó varios pasos que se requieren durante el procesamiento de extrusión convencional de polvos de aleación de aluminio, al tiempo que logra un aumento significativo en la ductilidad del producto cuánto puede estirarse un material antes de que se rompa.
Esta es una buena noticia para sectores como la industria automotriz, donde el alto costo de fabricación históricamente ha limitado el uso de aleaciones de aluminio de alta resistencia hechas de polvos.
La investigación del equipo se describe en el documento "Aleación de aluminio de alta ductilidad hecha de polvo por extrusión de fricción", publicado en la edición de junio de 2019 de Materialia .
alejándose de la extrusión convencional
Las aleaciones de aluminio de alto rendimiento hechas de polvo se han utilizado durante mucho tiempo en componentes livianos para aplicaciones aeroespaciales especializadas, donde el costo no es un factor limitante. Sin embargo, estas aleaciones generalmente han sido demasiado caras para la industria automotriz.
Un proceso de extrusión típico para los polvos de aleación de aluminio es intensivo en energía y proceso, y requiere múltiples pasos para producir el material en masa. Primero, el polvo suelto debe cargarse en una lata y los gases deben eliminarse usando un vacío, que se llama "desgasificación""La lata se sella, prensa en caliente, se precalienta y se coloca en la prensa de extrusión. Después de la extrusión, la lata se retira o se" decaniza "para revelar la parte extruida hecha de polvo consolidado.
En este estudio, el equipo eliminó muchos de estos pasos, extruyendo varillas de aluminio nanoestructuradas directamente del polvo en un solo paso, utilizando la tecnología de procesamiento asistido por cizalla y extrusión de PNNL, o ShAPE ™.
La extrusión de aleaciones de aluminio directamente del polvo elimina el enlatado, la desgasificación, el prensado isostático en caliente, el descongelamiento y el precalentamiento del tocho
En el proceso ShAPE ™, un polvo, en este caso, un polvo de aleación de aluminio Al-12.4TM provisto por SCM Metal Products, Inc., una división de Kymera International, se vierte en un recipiente abierto. Una extrusión giratoriaEl troquel se fuerza en el polvo, lo que genera calor en la interfaz entre el polvo y el troquel. El material se ablanda y se extruye fácilmente, eliminando la necesidad de enlatar, desgasificar, prensar en caliente, precalentar y decanar.
"Esta es la primera instancia publicada de un polvo de aleación de aluminio que se consolida en extrusiones nanoestructuradas utilizando un proceso de un solo paso como ShAPE ™", dijo el científico de materiales PNNL Scott Whalen, quien dirigió el estudio.
Añadió: "La eliminación de los pasos de procesamiento y la necesidad de precalentamiento podría reducir drásticamente el tiempo de producción, así como disminuir el costo y la energía global incorporada dentro del producto, lo que podría ser beneficioso para los fabricantes de automóviles que desean hacervehículos de pasajeros más asequibles, más livianos y de bajo consumo de combustible para el consumidor ".
Además de proporcionar el polvo Al-12.4TM, SCM Metals Products, Inc. realizó pruebas mecánicas para validar el rendimiento del material resultante. PNNL y SCM Metal Products, Inc. ahora están colaborando en un proyecto para la Oficina de Transiciones Tecnológicas del DOE para ampliarEl proceso para extrusiones de mayor diámetro.
Ductilidad - Es un estiramiento
La eliminación de los pasos de procesamiento y el calentamiento reducido no fueron los únicos resultados exitosos del equipo.
Si bien las aleaciones de aluminio de alto rendimiento han demostrado históricamente una excelente resistencia, por lo general se han visto obstaculizadas por una ductilidad deficiente. Sin embargo, el equipo encontró mejoras dramáticas en la ductilidad de la extrusión producida por ShAPE ™, midiendo la ductilidad entre dos y tres vecesencontrado en productos de extrusión convencionales, y con resistencia equivalente.
Para comprender la razón del aumento sustancial de la ductilidad, se usó microscopía electrónica de transmisión para evaluar las microestructuras del polvo y los materiales extruidos. Los resultados indicaron que el método ShAPE ™ refinó las segundas fases en el polvo: pequeñas partículas de refuerzode materiales que no son de aluminio. ShAPE ™ reduce las partículas a tamaños de nanoescala y las distribuye uniformemente por toda la matriz de aluminio, aumentando la ductilidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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