汽车行业，尤其​​是电动汽车，正在开创一种创新工艺，收集废铝并将其转化为新的汽车零部件。天元二手材料与顶级移动技术公司麦格纳合作，刚刚公布了一种新的制造方法，通过消除提取和加工相同数量的原铝矿石的需要，减少隐含能源50%以上，并减少90%以上二氧化碳排放量。此外，使用轻质铝可以提高电动汽车的续驶里程。

梯形铝内部的微观结构显示出高度精细且均匀的晶粒尺寸，这是实现坚固可靠的产品的关键。来源：图片提供者；改进|西北太平洋国家实验室

这项获得专利且屡获殊荣的剪切辅助加工和挤压 (ShAPE) 工艺收集汽车制造过程中产生的废料和剩余的铝边角料，并将其直接转化为适合新汽车零部件的材料。它现在正在扩大规模，生产电动汽车的轻质铝制部件。

《制造快报》的一份新报告和研究文章详细介绍了最新进展，将消除在将新开采的铝用于新零件之前将其添加到材料中的需要。通过降低回收铝的成本，制造商也许能够降低铝零件的总体成本，更好地定位它们以取代钢材。

汽车制造商的废铝通过 PNNL 获得专利的 ShAPE 制造工艺转化为新的汽车零部件。热量和摩擦使铝软化厦门铝合金边角料回收，并将其从粗糙的金属转变为光滑、坚固、统一的产品，无需熔化步骤。

PNNL 材料科学家兼首席研究员 Scott 表示：“研究表明厦门铝合金边角料回收，采用 ShAPE 工艺形成的铝制零件符合汽车行业的强度和能量吸收标准。” “关键在于，ShAPE 工艺可以分解废料中的金属杂质，而不需要能源密集型的热处理步骤。仅此一项就节省了大量时间并提高了效率。”

这份新报告和研究出版物标志着与北美最大汽车零部件制造商麦格纳公司从能源部车辆技术办公室轻量化材料联盟（ ）计划获得的四年合作的顶峰。为合作研究提供资金。

“可持续发展是我们在麦格纳所做的一切的首要任务，”麦格纳材料科学经理说道。 “从我们的制造工艺到我们使用的材料，ShAPE 工艺都是我们所寻求的一个很好的例子。”为我们的客户开发和创造新的可持续解决方案。”

继钢之后，铝是汽车工业中使用最多的材料。铝的优越性能使其成为极具吸引力的汽车零部件。铝更轻、更坚固，是制造轻量化汽车以提高效率的战略的关键材料，无论是延长电动汽车的续航里程还是减小电池尺寸。虽然汽车行业目前确实回收了大部分铝，但它经常在重新使用之前添加新开采的原铝以稀释杂质。

金属制造商还依赖于已有一个世纪历史的预热工艺，其中铝砖或业内所称的“坯料”在超过 1,000 华氏度（550 摄氏度）的温度下加热几个小时。预热步骤溶解原料金属中的硅、镁或铁等杂质簇，并通过称为均质化的过程将它们均匀地分布在整个坯料中。

ShAPE 使用工业废料制成的挤压件生产 (a) 圆形、(b) 方形、(c) 梯形和 (d) 双室梯形型材。资料来源：斯科特 |西北太平洋国家实验室

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体铝转化为成品，无需预热步骤。

“我们与麦格纳的合作伙伴一起，在 ShAPE 工艺的开发过程中达到了一个重要的里程碑，”说。 “我们通过制造方形、梯形和多单元零件来展示其多功能性，这些零件都满足强度和延展性的质量基准。”

在这些实验中，该团队使用了一种名为 6063 的铝合金，即建筑铝。该合金用于各种汽车部件，如发动机支架、保险杠组件、车架纵梁和外饰。 PNNL 研究小组使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射检查了挤压件的形状，这种方法可以创建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，不存在可能导致部件失效的制造缺陷。特别是，这些产品没有显示出大块金属杂质的迹象，这些金属杂质可能会导致材料变质并阻碍使用二次回收铝来制造新产品。

研究团队目前正在研究常用于电动汽车电池外壳的更强韧的铝合金。