可让铈变废为宝的新型铝合金更耐热

美国能源部橡树岭国度实行室的研究职员与互助同伴劳伦斯利弗莫尔国度实行室、威斯康星州的Eck产业公司互助开辟了一种新型铝合金，比现有产物实用性好且更耐高温。更为紧张的是，这种含有铈的铝合金有大概极猛进步美国稀土的产量。

铈是一种稀土元素，可与铝形成金属间化合物，其熔点凌驾1000摄氏度。铝-铈系合金非常得当用于内燃机发动机，测试表明该系列合金可以在300摄氏度情况下稳固事情。铝-铈合金的可铸性与铝-硅系合金相称，非常易于加工，金属间化合物的稳固性消除了很多关键。研究职员还指出，由于铝合金的遍及应用，铝-铈合金的发明将启动并快速推进铈稀土元素产业的生长，据开端估算，纵然按1%的添加量，每年对铈的市场需求亦可到达3000吨。

稀土是一组对电子器件、可替换能源和其他当代技能非常紧张的元素。比方，当代的风力发电和混淆动力汽车对由稀土元素钕和镝制造的壮大的永磁铁非常依赖。然而，在如今的北美并没有举行稀土的生产。此中一个题目是，包罗美国的稀土矿在内，铈含量高达稀土含量一半以上，但是稀土生产商很难找到铈矿市场。究竟上，在美国最常见的稀土矿，铈的含量是钕含量的3倍以上、镝含量的500倍以上。

铝铈合金有望通过增长需求来促进海内稀土矿开采，并终极进步铈的代价。Rios表明道，我们有充足的稀土来满意能源技能的必要，但当你提炼稀土时，得到的大部门元素是铈和镧，限定了稀土的大范围利用。比方，要是在内燃机上用到铝铈合金，如允许以敏捷将铈从一个糟糕的副产物转换为一个有代价的产物。

Rios表明说：“铝产业是巨大的，汽车产业中利用了大量的铝，以是对付铝铈合金纵然是一个非常小的突破，将导致市场利用大量的铈元素。究竟上，市场上1%的铝合金中参加铈，市场将孕育发生3000t的铈需求量。

Rios表现，与传统的铝合金相比，铝铈合金具有本钱低，可铸造性高。

需求低和高温稳固性好。Eck产业公司工程研究和开辟的副总裁David Weiss表现：”大多数具有杰出性能的合金很难浇铸，但铝铈合金具备优秀的性能，且其铸造特性与铝硅合金相差无几。“

合金的高温性能的关键是形成一种特别的铝-铈化合物，即金属间化合物，当合金熔化和铸造的时间，该化合物才在合金内部形成。这种金属间化合物只有在华氏2000度以上才融化。Rios指出，铝铈合金的耐热性应用在内燃机上黑白常有吸引力的。试验表明，新型合金在300摄氏度（572华氏度）时会连结稳固状态，而传统合金在这一温度开始崩解。别的，金属间化合物的稳固性偶然可以免去铝合金通常必要的工序。铝铈合金通过进步运行温度来直接进步发动机燃油服从，也可以通过用轻型铝基组件或用铝合金来替换铸铁部件从而减轻发动机的重量来间接进步燃油服从，如气缸体、变速箱和睦缸盖。

这个团队在传统的砂模中铸造了原型飞机的汽缸盖；也在3D打印的砂模中为一个化石燃料驱动的发电机铸造了全功效汽缸盖。橡树岭国度实行室美邦交通运输研究中央这一亘古未有的树模引导一个发动机试验得到了乐成，即证明白这种发动性能举行温度凌驾600摄氏度的排气。

橡树岭国度实行室的物理学家Zachary Sims先容说：“3D打印的模子通常很难被添补满，但有着杰出铸造特性的铝铈合金是个破例。”