提高＞200%！废料回收升级新方式，新发Nature子刊！

基于此，2024年12月10日，太平洋西北国家实验室李啸（Xiao Li）博士、Jorge F. dos Santos在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Upcycled high-strength aluminum alloys from scrap through solid-phase alloying》的研究论文。

为了克服与熔化相关的限制，作者开发了一种固相回收和同步合金化方法。这种创新工艺能够将6063铝废料与铜、锌和镁合金化，形成纳米团簇强化的高性能铝合金，其成分和性能类似于7075铝合金。

独特的纳米结构具有高密度的Guinier-Preston区和均匀沉淀的纳米级η’/Mg(CuZn)₂强化相，可将屈服强度和极限拉伸强度提高>200%。

这种可扩展的制造方法不仅能从回收的废料中生产出高性能的产物；还可以升级再利用，为金属再利用提供了一种模型；并且可以按需回收升级来自废料的各种金属材料。

图1：铝的生命周期和升级再造工作流程

图2：摩擦挤压棒及其各自的机械性能

图3：固相合金化过程中的微观结构演变

这篇论文的研究亮点在于开发了一种固相回收和同步合金化的方法，该方法能够在不熔化前体材料的情况下，将低强度、低成本的铝合金废料升级为高强度、高价值的铝合金产品。通过在摩擦挤出过程中施加的严重剪切变形，细化了合金添加物，并促进了它们在铝基体中的均匀分散，从而形成了细小的GP区和η’/Mg(CuZn)₂。

这一方法不仅提高了材料的性能，还减少了金属生产的能量足迹和环境影响，并为传统基于熔炼的过程无法生产的全新合金和复合材料提供了一条路径。

Wang, T., Li, X., Li, Z.et al. Upcycled high-strength aluminum alloys from scrap through solid-phase alloying. Nat Commun 15, 10664 (2024).