美国再推“废铝转化”新工艺！可减少 50%以上能耗排放！

据外媒报道，美国能源部太平洋西北国家实验室与领先的移动出行技术公司麦格纳合作，开发了一种制造工艺。该工艺无需开采和提炼原铝矿石，就能制造出相同数量的铝材，还能减少50%以上的能耗和90%以上的二氧化碳排放，主要用于收集废铝并将其转化为新的车辆零件。

媒体表示，剪切辅助加工与挤压（ShAPE）工艺已经获得专利，且屡获殊荣。其原理是从汽车制造中收集废料和剩余的铝饰边，并将其直接转化为适用于新汽车零部件的材料。目前，该技术被拓展应用于为电动汽车生产轻质铝制零部件。

首席研究员Scott Whalen表示：“采用ShAPE工艺形成的铝制部件符合汽车行业的强度和能耗排放标准，关键是ShAPE工艺可以分解废料中的金属杂质，无需再进行能耗排放密集的热处理步骤。仅此一项，就可以节省大量时间并提高效率。”

铝的优点

除钢外，铝是汽车工业中使用最多的材料。铝的优越性使其成为极具潜力的汽车部件。

铝的重量更轻、质量更坚固，是实现汽车轻量化战略中的关键材料，在延长电动汽车的续航里程与降低电池容量中起到十分重要的作用。虽然汽车行业目前已经回收了大部分的铝，但在重新使用之前，它还是需要在其中添加新开采的原铝，以稀释杂质。

同时，传统的金属制造商依赖于一个具有百年历史的预热工艺，即在行业中将砖块或“钢坯”预热至超过1,000°F(550°C)的温度数小时。预热步骤溶解了原料金属中的硅、镁或铁等杂质，并通过称为均质化的过程将它们均匀分布在钢坯中。

相比之下，ShAPE工艺在不到一秒的时间内完成相同的均化步骤，然后在几分钟内将固态铝转化为成品，无需预热步骤，极大地降低了时间成本。

6063铝

值得一提的是，在这些实验中，研究团队使用了一种名为6063的铝合金。这种合金用于各种汽车部件，例如发动机支架、保险杠组件、车架纵梁和外饰件。

铝微观内部结构（图片来源：美国能源部太平洋西北国家实验室）

PNNL小组使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射检查了挤压形状，从而创建了成品中每个金属颗粒的位置和微观结构的图像。

结果表明，ShAPE产品强度均匀，没有可能导致零件故障的制造缺陷。特别是这些产品中，没有大块金属杂质的存在——这些杂质会导致材料劣化，并阻碍了使用二次回收铝制造新产品。

据悉，该研究团队现在正在研究通常用于电动汽车电池外壳的强度更高的铝合金。“这项创新只是在制造业中为再生铝创造循环经济的第一步，我们现在正致力于将消费后废物流包括在内，这可能会为再生铝废料创造一个全新的市场。”Whalen说。