Обработка и экструзия со сдвигом

Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон

Обработка и экструзия с использованием сдвига (ShAPE™) позволяет создавать экструзионные изделия из проволоки, прутков и труб, которые демонстрируют значительное улучшение свойств материала; например, магниевые профили производятся с беспрецедентной пластичностью (насколько материал может растягиваться, прежде чем сломается) и поглощением энергии (сколько энергии может быть поглощено во время сжатия трубчатого профиля) по сравнению с традиционными методами.

Эта технология является частью пакета твердофазной обработки (SPP) PNNL — подхода к производству металлов, который может быть лучше, дешевле и экологичнее, чем методы, основанные на плавке, обычно связанные с производством металлов.

В ShAPE контейнер с исходным материалом, например металлическим порошком, чешуйками или заготовками, помещается во вращающуюся матрицу. Фрикционный нагрев генерируется на границе раздела между исходным материалом и матрицей, смягчая только экструдируемый материал и устраняя необходимость предварительного нагрева сырья или применения внешнего тепла, используемого при обычной экструзии. Спиральные канавки на поверхности матрицы подают материал внутрь к экструзионному отверстию, что значительно снижает усилие, необходимое во время экструзии.

Например, с помощью ШАПЭ наноструктурированный алюминиевый порошок можно экструдировать непосредственно в круглые прутки, используя в 50 раз меньшую силу и гораздо меньший расход энергии, чем при обычной экструзии, при этом достигая при этом вдвое большей пластичности. Полностью исключаются дорогостоящие и трудоемкие этапы, необходимые для традиционной обработки порошка. Меньшая сила и мощность позволяют значительно уменьшить производственное оборудование.

При соотношении экструзии 200:1, продемонстрированном для магния, ShAPE за один проход достигает того, что при обычной экструзии потребовалось бы несколько проходов. Технология позволяет контролировать измельчение зерна и ориентацию микроструктуры при экструзии, что невозможно при других процессах экструзии. Кроме того, магниевые экструзии, изготовленные ШАПЭ, не требуют дорогостоящих редкоземельных элементов для производства экструзии с достаточной пластичностью и поглощением энергии для использования в некоторых конструкционных автомобильных приложениях (например, автомобильных бамперах), что обеспечивает большую доступность при массовом производстве.

ШАПЭ может стать жизнеспособным методом производства жаропрочных сталей, которые можно будет использовать для теплообменников в электроэнергетике, а также меди с высокой проводимостью и современных магнитов для применения в электродвигателях. Он также использовался для производства высокопрочных алюминиевых стержней, которые применяются в аэрокосмической промышленности. Еще одним потенциальным применением ШАПЭ является многообещающий метод производства полупроводниковых термоэлектрических материалов.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Сарой Хант, менеджером по коммерциализации технологий, по адресу: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript..

Эта статья впервые появилась в июльском номере журнала Tech Briefs Magazine за 2019 год.

Больше статей из этого выпуска читайте здесь.

Больше статей из архива читайте здесь.

ПОДПИСАТЬСЯ