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美国橡树岭实验室突破再生铝合金技术,开启汽车废铝循环经济新篇章

2025-10-15 11:05:02 来源:轻金属时代
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简介:近日,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)成功研发出革命性再生铝合金材料RidgeAlloy,为废旧汽车铝材回收开辟了全新应用场景。这项创新技术通过特殊工艺将混杂废铝转化为符合汽车结构件标准的高性能材料,彻底改变了传统废铝只能降级使用的行业局限。
近日,美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)成功研发出革命性再生合金材料RidgeAlloy,为废旧汽车铝材回收开辟了全新应用场景。这项创新技术通过特殊工艺将混杂废铝转化为符合汽车结构件标准的高性能材料,彻底改变了传统废铝只能降级使用的行业局限。

ORNL轻金属项目负责人Allen Haynes博士透露:"从概念验证到全尺寸零件落地仅耗时15个月,这样的研发速度在结构合金领域堪称前所未有。"


福特在2015年推出了采用铝材为主的F-150系列卡车,这一举措使其成为全球首款大规模量产的铝车身车型。此后,越来越多的汽车制造商开始在车辆设计中引入铝材。预计到2030年左右,这些早期生产的铝制车辆将陆续达到报废周期,从而在北美市场释放出大量高品质铝车身板废料——年供应量可能达到35万吨。
现有的汽车回收体系虽然具备粉碎车辆和回收铝材的能力,但车辆拆解和破碎过程中,铝往往会与其他金属(如钢铁)混杂。这种混合废料的纯度通常不足,难以重新用于制造高标准的汽车部件,只能降级处理为低端铸造材料,降低其经济价值,或者出口海外,导致优质铝资源未能有效用于本土高端制造领域。

橡树岭国家实验室(ORNL)的研究团队运用了顶尖科学工具——包括基于200多万次计算的高通量模拟、材料表征技术以及中子衍射分析——来精准预测满足特定性能需求的最佳合金配方。这些先进工具有助于揭示微量杂质对合金性能的影响机制。其中,中子衍射技术因其无损穿透致密金属的能力而尤为关键,使科学家能够直接观测材料内部的微观结构及原子级动态变化。

在通过计算模拟和实验验证确定了最优合金配比后,研究团队进一步在工业环境中对新合金进行了实际测试。芝加哥的Trialco Aluminium公司负责将混合车身板废料熔铸成再生铝锭,并严格遵循RidgeAlloy团队的成分要求定制生产。随后,这些铝锭被送往位于密歇根州的猎鹰湖滨制造厂,通过高压压铸工艺加工成汽车零部件。

测试结果表明,由铝、镁、硅、铁和构成的RidgeAlloy合金,即使采用铁和硅含量较高的回收废铝为原料,仍能满足车辆结构铸件的综合性能指标。该合金兼具高强度、优异的耐腐蚀性和良好的延展性,适用于利用消费后废铝制造车身底盘、车架结构件等关键部件,为推动再生铝的高值化应用提供了新方案。

"这不仅是材料科学的突破,更是循环经济模式的创新。"ORNL项目负责人表示,"我们正在把报废车辆变成可持续的'城市铝矿'。"目前,该技术已通过完整的产业链验证,多家汽车制造商正积极洽谈技术转化事宜。行业预估,到2030年代初,RidgeAlloy的回收结构铸件的产量至少相当于美国原铝年产量的一半。
         
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