[發明專利]一種再生鋁合金及其制備方法

在審

• 申請號: 202010565961.2
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111647782A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 張素卿;孫翠翠;周吉學;馬百常;莊海華;宋曉村;王美芳;吳建華
• 申請（專利權）人: 山東省科學院新材料研究所
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;B22D17/00;C22B7/00;C22C1/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于鋁合金領域，涉及一種再生鋁合金及其制備方法。再生鋁合金成分主要包括：Si 6.5～17％，Fe 1～5％，Mn 0.5～1.5％，雜質元素0～1％，余量的Al。再生鋁合金的制備方法：將廢舊鋁材熔化，通過添加Al?Fe，Al?Si，Al?Mn等中間合金及純Al調節鋁液成分來達到成分要求，經精煉、保溫后，澆注，對熔體施加機械振動，待溫度降至半固態溫度區間時，進行流變擠壓鑄造，最終獲得一種再生鋁合金。本發明通過機械振動、流變擠壓鑄造，制備了一種綜合性能好，可保級利用的再生鋁合金，制備方法具有工藝簡單，成本低等優點。

技術領域

本發明屬于鋁合金技術領域，具體而言，涉及一種再生鋁合金及其制備方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

鋁合金由于具有密度低、強度高、塑性好，優良的導熱、導電、抗蝕性等優點，而被廣泛應用到航空航天、交通運輸、建筑、汽車等各個領域。隨著經濟的快速發展，鋁合金的消耗量逐年增加，成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。在能源日益短缺、環保政策日益嚴格的大環境下，要大力促進鋁合金的循環再利用。

鋁及鋁合金的產品制造產生的邊角料、報廢品以及完成使用期限的廢品統稱為廢雜鋁，包括工藝邊角料、報廢汽車、廢舊易拉罐、廢舊鋁合金門窗等。廢雜鋁由于來源廣、雜質含量高等，造成再生鋁合金產品面臨降級使用、附加值不高等問題，產生了資源能源的浪費。因此，改善再生鋁合金的綜合性能，實現其保級利用是本領域技術人員急需研究的問題。

再生鋁合金的晶粒粗大，成分偏析，存在氣孔、縮松等鑄造缺陷，嚴重影響合金性能，使得材料廢品率較高。此外，Fe元素在鋁合金中一直被認為是危害最大的雜質元素，并隨著再生鋁的生命循環次數的增加，含量逐漸增加。由于Fe在鋁中的固溶度僅為0.05wt.％，大部分的Fe均在鋁基體中形成了粗大狹長的針片狀脆性富Fe相，對鋁合金基體產生了嚴重的割裂作用，造成鋁合金制品的塑性、韌性等明顯下降。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提供了一種綜合性能好的再生鋁合金，其具有優良的綜合力學性能，較高的強度，且不含貴金屬，成本低，具有較好的經濟效益。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種再生鋁合金，由如下質量百分數的化學成分組成：Si 6.5～17％，Fe 1～5％，Mn 0.5～1.5％，余量Al和不可避免的雜質。

元素Si通常做鋁合金中的一種基本元素，加入適量的Si能大幅改善鋁合金的流動性和耐蝕性能。加入Fe元素，當形成的富Fe化合物呈漢字狀、樹枝等形態時，常作為基體強化相，可以提高合金的耐磨性、高溫性能及力學性能。元素Mn的加入可有效改善富Fe相的形貌，Mn元素與Fe元素的原子尺寸相近，易與Fe形成置換固溶體，在含Fe的Al-Si合金中加入Mn元素，可置換富Fe相中的Fe，改變富Fe相的晶體結構和優勢生長取向，從而消除針狀富Fe相。

本發明的第二個方面，提供了一種再生鋁合金的制備方法，包括：

將廢舊鋁材熔化，向其中加入中間合金及純Al使其化學成分組成達到目標含量，待熔化均勻后進行精練、保溫、攪拌；

在凝固冷卻過程中施加機械振動，降溫至半固態溫度區間進行流變擠壓鑄造；

所述目標含量為再生鋁合金由如下質量百分比的化學成分組成：Si 6.5～17％，Fe 1～5％，Mn 0.5～1.5％，余量Al和不可避免的雜質。