CN111621679A - 一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，属于再生有色金属材料技术领域；解决现有压铸铝合金耐热性能不足的问题；技术方案：将废杂铝熔化并升温至760‑780℃，向其中加入Al‑x%W（x=10‑30）中间合金得到熔体；将所述熔体降温至640℃‑610℃，降温过程中对熔体施加超声处理；之后挤压成型得到再生铸造铝合金；本发明通过添加W到再生铝合金中并进行低温超声辅助处理，使合金组织中形成高温稳定性好的规则多边形块状的含W金属间化合物，从而提高再生铸造铝合金耐热性。

Description

一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法
技术领域
本发明属于再生有色金属材料技术领域，具体涉及一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法。
背景技术
铸造铝合金具有优异的耐蚀性，延展性、高的比强度以及良好的导热性能，被广泛应用汽车、航空航天、电子通讯、机械电子等领域。其中，再生铸造铝合金又以其较好的环境友好性和经济性更是备受人们的青睐。如今，随着燃油经济性及发动机功率的提升，对ADC12耐热性能的要求越来越高，而现有的再生铸造铝合金在耐热性能上又表现的差强人意。
另外，中国发明专利201910891427.8（提高再生铝合金开路电位的方法及具有高开微电路电位的再生铝合金）中公开了一种利用废杂铝提升再生变形铝耐蚀性的方法。但该专利所得到的合金仍存在耐热性不足的问题。
发明专利201710453340.3公开了一种利用W变质富铁相的方法，该方法W添加量是0.05%-0.3%，处理温度时740-800℃，得到的含W富铁相形貌是骨骼状或者汉字状富铁相。
因此，本发明注重在不牺牲合金其他性能的前提下，通过本方法获得一种规则多边形或六边形的含W金属间化合物，其结构为Al8MgSiFeW或Al11SiFeW，进而提升再生铸造铝合金的耐热性能。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法。解决现有压铸铝合金耐热性能不足的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，包括以下步骤：
a）熔化升温处理：将废杂铝熔化并升温至760-780℃，向其中加入Al-x%W（x=10-30）中间合金得到熔体；
b）降温超声处理：将所述熔体降温至640℃-610℃后，实施超声处理；
c）降温超声处理后，挤压成型得到再生铸造铝合金。
优选的，所述超声处理的强度为1-1.5Kw，超声处理时间为1.5-3min。
优选的，将熔化升温处理得到的熔体进行Sr变质处理后再进行降温超声处理，所述Sr变质处理在熔体中以Al-Sr中间合金的形式向熔体中引入Sr，使共晶硅相充分变质。
更优的，所述Sr变质处理过程是待Al-W中间合金充分熔化后，以Al-x%Sr（x为8-12）中间合金的形式向熔体中引入Sr，并保温8-15min，使共晶硅相充分变质。
优选的，所述废杂铝中Fe的质量百分比含量≤1%。
优选的，所述熔化升温处理的升温过程是对熔化的废杂铝先升温至720-760℃，精炼除气后，再升温至760-780℃。
优选的，向熔化的废杂铝中加入Al-x%W（x=10-30）后保温15-30min。
优选的，超声处理后立即采用半固态挤压铸造技术成形。
优选的，所述废杂铝熔化是将废杂铝置于坩埚中在感应电炉中熔化。
所述采用640℃-610℃施加超声，获得的组织特征为：基体和晶界上分布有规则多边形的块状含W金属间化合物。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
本发明添加W到再生铝合金中并进行低温超声辅助处理，使合金组织中形成高温稳定性好的规则多边形块状的含W金属间化合物，来制备一种良好耐热的再生铸造铝合金。本发明通过在液相线以下近液相线附近温度对含W的再生铝合金熔体施加超声处理，获得规则多边形或者六边形的含W金属间化合物；而尤其对于含铁量小于1%的废杂铝合金，在常规熔体处理温度下无法得到此类规则多变形形状的金属间化合物，甚至降低至低温浇注也无法实现，而本发明通过在液相线以下近液相线附近温度下超声处理获得该形貌，从而提高再生铸造铝合金耐热性。
附图说明
图1是本发明实施例1所得高强度高延性及良好耐高温性再生铸造铝硅合金的显微形貌图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
一种良好室温性能和高温性能再生铸造铝合金的制备方法步骤为：
获得一种良好室温性能和高温性能的再生铸造铝合金，目标铝合金的组分如下：铜1.5-3.5%，硅9.6%-12.0%，镁≤0.3%，锌≤1.0%，铁≤1%，钨0.1%-0.3%，铝为余量。
（1）配料：取一定量的废杂铝，将所取得的废杂铝按目标成分配料，主要为报废汽车拆解下来的铝铸件切屑、铝轮毂A356铝镁合金发动机缸体缸盖、ADC12铝合金以及其他变形铝合金，并采用少量的Al-Cu中间合金，纯Mg调整成分，W以Al-x%W（x=10-30）中间合金合金形式加入。
（2）熔化、精炼、除气：将配好的废杂铝置于坩埚中，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在720℃-760℃充分熔化，然后利用氩气进行精炼、除气。
（3）成分调整：待铝熔体充分熔化后，在720℃-760℃下，将再生铝合金中各元素的成分按ADC12合金成分调整为铜1.5-3.5%，硅9.6%-12.0%，镁≤0.3%，锌≤1.0%，铁≤1.3%。
（4）加Al-20%W中间合金：待再生铝熔体合金成分调整完成后，将熔体温度提升至760℃-780℃（注：根据Al-W中间合金中的W含量来确定熔体的温度，中间合金中的W含量越高，所需的熔体温度就越高），然后，利用氩气鼓吹熔体表面，使熔体表面被氩气笼罩，避免W氧化烧损，然后将Al-20%W中间合金压于熔体，保温20min使Al-W中间合金充分熔化。
（5）Sr变质处理：待Al-W中间合金充分熔化后，熔体降温至740℃，以Al-10%Sr中间合金的形式向熔体中引入0.03%Sr，并在该温度下保温10min，使共晶硅相充分变质。
（6）低温超声处理：为了获得规则多边形的含W金属间化合物，将熔体温度降至液相线以下，在近液相线的640℃-610℃，降温至这个温度范围后实施超声处理。超声的功率为1.2Kw的超声场处理，超声处理时间为2min。
（7）浇铸：超声处理后立即采用半固态挤压铸造技术成形得到经本技术处理的ADC12-1。
本实施例用到的主要原料是再生铸造铝合金，Al-20%W中间合金、Al-10%Sr中间合金。
实施例2
一种良好室温性能和高温性能再生铸造铝合金的制备方法步骤与实施例1基本相同，所不同的是采用Al-10%W中间合金、Al-12%Sr中间合金。在近液相线的640℃-610℃，降温至这个温度范围后实施超声处理。超声的功率为1.5Kw，超声处理时间为1.5min。超声处理后立即采用半固态挤压铸造技术成形得到经本技术处理的ADC12-2。
实施例3
一种良好室温性能和高温性能再生铸造铝合金的制备方法步骤与实施例1基本相同，所不同的是采用Al-30%W中间合金、Al-9%Sr中间合金。在近液相线的640℃-610℃，降温至这个温度范围后实施超声处理。超声处理的功率为1Kw的超声场处理，超声处理的时间为3min。超声处理后立即采用半固态挤压铸造技术成形得到经本技术处理的ADC12-3。
实验例：
对实施例1-3得到的ADC12-1、ADC12-2、ADC12-3在铝合金铸态下300℃高温拉伸性能进行测试，结果见表1，采用本技术处理的ADC12铝合金同原始的未经本技术处理的ADC12铝合金相比，300℃下铸态高温拉伸强度提高约15%左右，伸长率提高约18左右。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）熔化升温处理：将废杂铝按目标成分配料、熔化并升温至760-780℃，向其中加入Al-x%W（x=10-30）中间合金得到熔体；
b）降温超声处理：将所述熔体降温至640℃-610℃后，实施超声处理；
c）降温超声处理后，挤压成型得到再生铸造铝合金。
2.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述超声处理的功率为1-1.5Kw，超声处理时间为1.5-3min。
3.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，将熔化升温处理得到的熔体进行Sr变质处理后再进行降温超声处理，所述Sr变质处理在熔体中以Al-Sr中间合金的形式向熔体中引入Sr，使共晶硅相充分变质。
4.根据权利要求3所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述Sr变质处理过程是待Al-W中间合金充分熔化后，以Al-x%Sr（x为8-12）中间合金的形式向熔体中引入Sr，并保温8-15min，使共晶硅相充分变质。
5.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述废杂铝中Fe的质量百分比含量≤1%。
6.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述熔化升温处理的升温过程是对熔化的废杂铝先升温至720-760℃，精炼除气后，再升温至760-780℃。
7.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，向熔化的废杂铝中加入Al-x%W（x=10-30）后保温15-30min。
8.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，超声处理后立即采用半固态挤压铸造技术成形。
9.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述废杂铝熔化是将废杂铝置于坩埚中在感应电炉中熔化。
10.根据权利要求1所述的一种利用废杂铝制备耐热压铸铝合金的方法，其特征在于，所述采用640℃-610℃施加超声，获得的组织特征为：基体和晶界上分布有规则多边形的块状含W金属间化合物。
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