重塑汽车废铝：能源部研发新合金助力国内供应链

来自 实验室仪器网

能源部的一组研究人员开发了一种名为RidgeAlloy的创新新型铝合金，将低价值废料转化为高价值的国内供应链，用于制造新的汽车结构零件。

能源部的关键材料清单包括铝，因为它对能源技术至关重要，包括那些生产、传输、储存和节约能源的技术。RidgeAlloy是通过将消费后废铝重新熔化并将其重新铸造成符合结构车辆零件强度、延展性和耐撞性标准的材料而生产的。作为铝合金材料研究的全球领导者，ORNL开发了一种有针对性的设计方法，以加速创新。

该团队在短短15个月内就从纸质概念发展到新合金的成功、全尺寸零件演示，这是开发复杂结构合金方面闻所未闻的创新速度。

重新利用汽车废铝的挑战

铝密集型汽车进入市场，福特的F-150卡车系列是最早量产的车型之一。到2030年代初，其中许多车辆预计将报废，从而产生高质量铝车身板废料的激增。这些废板预计大部分将被降级回收为低品位铸件或出口，这错失了将这些资源用作优质国产铝来源的机会。

这是因为车辆粉碎过程会从各个部件（包括铆钉等紧固件）中引入铁等杂质。这使得废料化学成分对于商用汽车结构合金来说过于不可预测且性能低下。因此，大多数轻质零件都是使用原铝制成的，原铝是由原矿通过能源密集型工艺生产的。

据估计，使用重熔废料代替原铝可减少高达95%的零件加工所需能源，为了实现这一目标，该团队应用了世界一流的科学工具，例如高通量计算，其中涉及超过200万次计算来预测具有目标特性的最佳合金成分，以及ORNL的散裂中子源的材料表征和中子衍射。这些工具帮助研究人员了解特定杂质如何影响合金行为。中子特别适合此类研究，因为它们可以深入致密金属而不损坏材料，使科学家能够观察内部结构和原子尺度的变化。

在通过快速计算预测和实验室试验确定所需的共混物后，新合金在真实环境中进行了测试。PSW集团提供回收铝锭、准备重熔的金属块、由混合的车身废料铸造而成，并根据RidgeAlloy的规格进行定制。这些锭被运往制造公司，在那里它们使用高压压铸成功铸造成汽车零件。

铸件证实，由铝、镁、硅、铁和锰组成的 RidgeAlloy，具有结构车辆铸件所需的性能组合，即使由铁和硅含量较高的回收混合物制成也是如此。它具有强度、耐腐蚀性和延展性，能够从消费后废铝中生产车身底部、车架部件和其他关键部件的结构铸件。这一突破为重塑北美汽车车身板材废料的分类和再利用方式提供了价值方程式的机会。

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