Eck Industries licenserer udelukkende cerium-aluminiumslegering udviklet af ORNL

Wisconsin's Eck Industries har underskrevet en eksklusiv licens til kommercialisering af en cerium-aluminium (Ce-Al) legering, der er udviklet i fællesskab af Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory, som er ideel til at skabe letvægts, stærke komponenter til avancerede køretøjer og fly.

Den patentanmeldte legering blev udviklet som en del af DOE's Critical Materials Institute (CMI) og gør brug af cerium, det mest udbredte sjældne jordart. Cerium udgør så meget som halvdelen af ​​udvundet sjældne jordarter, har alligevel mindre værdi end co-mined elementer som neodym og dysprosium, der er i høj efterspørgsel efter avancerede energiteknologiske applikationer. At skabe nye anvendelser for cerium understøtter både indenlandske minedrift med sjældne jordarter og den amerikanske fremstillingssektor.

Forskere ved ORNL, arbejder med Eck Industries og forskere ved DOE's Ames og Lawrence Livermore nationale laboratorier, udviklet Ce-Al legeringen, der er nem at arbejde med, letvægts, rustfri, og exceptionelt stabil ved høje temperaturer - hvilket gør den ideel til biler, rumfart, elproduktion, og andre applikationer.

Test har vist, at Ce-Al-legeringen er stabil ved 500 grader Celsius. At modstå højere temperaturer betyder, for eksempel, at motorer fremstillet ved hjælp af legeringen kan køre varmere med mere fuldstændig brændstofforbrænding, mens de er lettere i vægt, som fremmer brændstofeffektiviteten.

Ce-Al kræver ikke yderligere termisk behandling under støbeprocessen og drager fordel af rigelige, lavpris cerium, sagde ORNL-forsker Orlando Rios. Støbning med legeringen kan udføres ved brug af standard aluminiumstøberi og uden en beskyttende atmosfære.

"Legeringen er termodynamisk stabil, " sagde Rios. Omkostningerne til varmebehandling og den ekstra bearbejdning, der kræves på grund af termisk forvrængning, kan udgøre omkring 50-60 procent af omkostningerne ved at støbe traditionelle legeringer. Energiomkostningerne kan potentielt reduceres med 30-60 procent sammenlignet med traditionelle støbeprocesser , bemærkede han. Ce-Al-legeringens potentiale markerer en væsentlig afvigelse fra efterstøbning af varmebehandling og ældningshærdende tilgange, der er udviklet over omkring 100 år og kan som følge heraf forbedre fremstillingens konkurrenceevne betydeligt. Rios tilføjet.

Alan Liby, direktør for ORNL's Advanced Manufacturing Program, sagde, "De banebrydende egenskaber observeret i denne innovative legering vil muliggøre større energieffektivitet i fremstillingen og nye energieffektive produkter."

Eck, en privatejet virksomhed baseret i Manitowoc, Wis., var involveret i udvikling og test af legeringen under en særskilt aftale. Virksomheden har produceret aluminiumsstøbegods til kunder i militæret, bilindustrien, rumfart, energi, medicinsk, og industrielle markeder siden 1948.

"Der har været enorm interesse fra industrien på grund af de unikke materialeegenskaber og lave omkostninger ved denne legering, " sagde David Weiss, vicepræsident for Engineering/R&D hos Eck. "Dette projekt er en skabelon for hurtig udvikling og kommercialisering. Ikke kun byggede vi bro over forskningens 'dødsdal', ' vi udviklede også en motorvej til kommunikation fra vores kunder til os for at hjælpe med at guide projektet."

Inddragelsen af ​​flere nationale laboratorier og industri via CMI's interesse i at udnytte videnskabelig viden til at hjælpe med at løse kritiske materialeproblemer var afgørende for hurtig udvikling af legeringen. ORNL-forskere ledede udviklingsteamet, mens de fokuserede på støbning og mikrostrukturegenskabsstabilitet. Ames kørte eksperimenter med termomekanisk behandling og undersøgte de termofysiske egenskaber af Ce-Al-legeringen. Lawrence Livermore udførte karakteriseringsarbejde ved hjælp af avanceret mikroskopi og andre metoder. Eck var involveret i eksperimenter i pilotskala og gav produktionsindsigt og ekspertise.

CMI's strategi er at samle industrielle, akademisk, og national laboratorieekspertise til at håndtere USA's afhængighed af kritiske materialer som sjældne jordarters elementer, der er essentielle for energi, forsvar, og andre fremstillingssektorer.

"Det er svært for en mine at overleve, hvis halvdelen af ​​dens produktion ikke har noget marked. Denne legering skaber brug for cerium, der ledsager knappe og kritiske sjældne jordarter som neodym og dysprosium, " sagde CMI-direktør Alex King.