[發明專利]一種高Fe含量的擠壓鑄造再生鋁鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202011503466.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112708810B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 張衛文;唐月;宋東福;羅宗強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C1/03;B22D18/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種高Fe含量的擠壓鑄造再生鋁鎂合金及其制備方法，其成分及質量百分比為：Mg 3.0?5.0％，Fe 0.3～0.9％，Mn 0.5?0.8％，Ti 0.1～0.2％，B 0.005～0.02％，雜質元素不超過0.15％，其余為Al。擠壓鑄造形成了致密、細小的富鐵相不僅對合金塑性的影響大幅降低，同時也提高合金強度。本發明通過擠壓鑄造，制備了一種中等強度高塑性、無需熱處理的再生鋁鎂合金材料。其制備方法具有工藝簡單，成本低等優點。

技術領域

本發明涉及金屬材料領域，具體涉及一種高Fe含量的擠壓鑄造再生鋁鎂合金及其制備方法。

背景技術

Al-Mg系鋁合金具有密度小、比強度高、成形性好、耐腐蝕、可焊性好等優良性能，廣泛應用于交通、電子、通信等領域。然而，Al-Mg系鋁合金因其較差的熔鑄性能和較低的強度，限制了在交通領域安全結構件的使用。

目前，我國有三種常用的鑄造鋁鎂合金牌號，分別為ZL301、ZL302和ZL305，其中ZL305的綜合力學性能最好，T4熱處理態下的抗拉強度為300MPa，斷后伸長率為9％，但Mg含量高達7.5～9％，Mg元素氧化燒損嚴重，且自然時效硬化趨勢明顯。近年來，關于研究鑄造鋁鎂合金的材料方面的報道越來越多。在中國專利CN105063440A中記載了一種鎂含量為9.3-9.8％，鐵含量小于0.15％的鑄造鋁鎂合金，熱處理后該合金具有較好的力學性能，抗拉強度≥400MPa，伸長率≥13％。但該合金的鎂含量高，熔鑄性能差，同時熱處理提高了成本。另外，在中國專利CN104561699A記載了一種鎂含量為3.8-4.5％，鐵含量為0.01-0.02％的高強度鑄造鋁鎂合金材料，其抗拉強度為300～400MPa，伸長率為12～14％。但該合金中加入了Sm、Nd和Y等價格昂貴的稀土材料，且嚴格控制鐵含量，使得成本增加且熔煉工藝復雜。

再生鋁具有能耗低等優點，具有良好的環境和社會效益，鋁合金在回收過程中會引入一些不可避免的有害元素。其中Fe是再生鋁中最為常見的雜質元素，形成硬脆的富鐵金屬間化合物，極大降低合金的力學性能。然而，Fe并不總是有害的，Fe在鑄造鋁合金中可防止粘膜，最近研究發現在鑄造鋁鎂合金中Fe可以提高合金的強度，并保留較高的伸長率。因此，如何將Fe元素變廢為寶，對實現資源的重復利用具有重要的價值意義。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在的問題和不足，提出一種低成本，具有中等強度高塑性，無需熱處理，適合于擠壓鑄造成型的再生鋁鎂合金材料及制備方法。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種高Fe含量的擠壓鑄造再生鋁鎂合金，其成分及質量百分比為：Mg3.0-5.0％，Fe 0.3～0.9％，Mn 0.5-0.8％，Ti 0.1～0.2％，B 0.005～0.02％，雜質元素不超過0.15％，其余為Al。嚴格控制其他雜質元素，提高合金的力學性能。

優選的，所述擠壓鑄造再生鋁鎂合金中Fe、Mn完全形成共晶Al6(Fe,Mn)相。進一步優選的，所述完全形成共晶Al₆(Fe,Mn)相通過熱力學軟件計算Al-Mg-Fe-Mn-B的平衡凝固相圖確定。

一種高Fe含量的擠壓鑄造再生鋁鎂合金的制備方法，包括以下步驟：

以含Fe、Mn雜質元素的Al-Mg再生鋁為主要原材料，以Mn添加劑、Al-Ti中間合金、Al-B中間合金、工業純鋁和純鎂為輔助材料；

(1)在熔煉爐中加入再生鋁，并升溫至750～800℃熔化；

(2)向步驟(1)所述熔化的再生鋁中先加入Mn添加劑、Al-Ti中間合金，隨后加入工業純鋁、純鎂、Al-B中間合金，輔料混合熔化后再降低熔體溫度至700～720℃；

(3)以高純氮氣為載體將精煉劑噴入步驟(2)的熔體中，靜置10～30分鐘后扒渣；

(4)擠壓鑄造制備中強高韌鑄造鋁合金鑄件。