2016年6月6日
美国能源部的一个研究小组橡树岭国家实验室已与威斯康星州的ECK Industries和Lawrence Livermore国家实验室（LLNL）合作，以创建铝合金，比目前可用的产品更容易可加工的可加工性和更好的耐受性。
这些金属是从炉中倒入钢包中的合金金属，以用于填充模具。（照片信用：Zachary Sims，Ornl）
另一个关键的方面是，这种含有铈的合金具有增加美国稀土元素产量的潜力。
Zach Sims，Michael McGuire和Orlando Rios来自Ornl，以及IEK，Llnl和爱荷华州Ames实验室的同事们讨论了JOM中铝合金的经济和技术可能性，矿物质，金属和材料的出版物欧洲杯足球竞彩社会。
该团队是关键材料研究所（Critical Materials Institute）的一部分，该研欧洲杯足球竞彩究所是美国能源部（DOE）开发的能源创新中心，由DOE的高级制造办公室管理。该研究所位于艾姆斯，旨在提高美国能源安全所必需的稀土金属和其他材料的可用性。
稀土是对替代能源，电子产品和其他先进技术至关重要的元素。例如，最新的混合动力汽车和风车取决于由稀土元素镝和钕组成的强大永磁体。然而，到目前为止，北美仍然没有生产。
一个问题是，铈占了几种稀土矿石（包括在美国发现的矿石）中稀土含量的一半。稀土生产商很难找到一个市场来销售所开采的所有铈。美国最常见的稀土矿中，铈的含量是镝的500倍，铈的含量是钕的3倍。
铝 - 铈合金具有通过增强需求和最终铈的价值来改善国内稀土挖掘的潜力。
我们拥有这些稀土，我们需要能源技术，但是当你去提取稀土时，大多数是铈和镧，其中大量使用有限。
奥兰多里奥斯
例如，如果新的合金被用于内燃机，它们可以迅速将铈从稀土开采的一个有问题的副产品转化为一个重要的产品本身。
“铝工业是巨大的，”里奥斯解释道。“汽车工业中使用了大量的铝，因此，即使是进入该市场的非常小的装置也会使用大量的铈。”他补充说，铝合金市场的1%渗透率意味着大约3000吨铈。
里奥斯表示，与目前可用的铝合金相比，由铝铈合金制成的零件具有许多优点，包括高铸造性、低成本、减少热处理需求和出色的高温稳定性。
大多数具有特殊性质的合金更难以铸造。但铝 - 铈系统具有与铝 - 硅合金的等效铸造特性。
Eck Industries工程和研发副总裁David Weiss
由于特定的铝 - 铈化合物或金属间化合物，合金的高温性能是可能的，或者在合金中形成，因为它们被熔化并浇铸。然而，这种金属间质量仅在超过2,000°F的温度下熔化。
耐热特征使铝 - 铈合金在内燃机中的应用高度吸引力，RIOS观察到。
试验表明，新合金在300°C（572°F）下是稳定的，这是传统合金开始分解的温度。此外，这种金属间化合物的稳定性有时消除了铝合金通常需要的热处理。
这些铝铈合金将允许发动机通过更热的操作直接提高燃油效率。它们还可以间接优化燃油效率，从而引领使用小型铝基零件或使用铝合金替代铸铁零件（如变速箱、缸体和缸盖）的轻型发动机的发展。
研究人员在传统的砂模中开始铸造原型飞机缸盖。它们还在3D印刷砂模具中为化石燃料供电的发电机铸造了一个完全操作的气缸盖。这种独特的插图铺平了在Ornl全国交通研究中心进行的胜利发动机测试的方式。发动机能够承受超过600°C的排气温度。
三维印刷模具通常非常难以填充，但由于其特殊的铸件，铝 - 铈合金可以完全填充模具。
ORNL物理学家扎卡里·西姆斯
合金是由属于ornl和eck行业的团队发明的。ECK Industries的同事们参与了铝铸造，LLNL研究人员借助于同步源X射线计算断层扫描测试了铝罐铸件。