CN113215455B - 一种高质量再生铝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高质量再生铝及其制备方法，属于冶金铸造领域。所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：1‑20wt.％，Mg：0‑1.0wt.％，Cu:0‑1.0wt％,Zn:0‑1.0wt.％,Fe:0.15‑2wt.％,V：0.005‑0.5wt.％，B：0.005‑1wt.％，Al:70‑98.8wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤5或质量比≤24。该方法用于制备上述再生铝。本发明使制得的再生铝能够在具备较高的铁元素杂质的基础上，保持甚至超过使用低铁含量的电解铝制备的铝合金的力学性能，节省了常规再生铝制备工艺中对再生铝中的铁元素杂质的稀释过程，大大节约生产时间和成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金铸造技术领域，更具体地说，涉及一种再生铝及其制备方法。
背景技术
由于铝合金自身的优异性能，其在工业生产中的各个领域均有着广泛的应用，而在我国，铝合金产量位居世界第一，占世界总产量的一半以上。目前，我国的铝合金和原铝以电解工艺生产为主，占总产量80％，远远高于欧美日韩等发达国家。但是，随着社会和科技的发展，要求制造业向高端化、智能化和绿色化升级。在此要求下，发展再生铝将是我国铝产业实现绿色化升级的重要举措，具有广阔的发展空间。
再生铝是由废旧铝和废铝合金材料或含铝的废料，经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属，是金属铝的一个重要来源。在节能降耗上，电解铝生产为高能耗行业，再生铝能耗仅为电解铝的3％-5％。同时，相比较生产电解铝，每生产一吨再生铝，二氧化碳、硫氧化物的排放和水资源的消耗分别比电解铝减少0.8吨、0.06吨和10.5吨，节能降耗优势非常明显。
但是，再生铝在回收过程中不可避免地会引入许多杂质元素，降低回收得到的金属铝和铝合金的质量。且考虑到再生铝在回收过程中仅仅只是通过熔化回收，熔化过程中很难实施氧化和还原等冶炼工艺，导致其杂质元素很难去除。尤其是，再生铝中的杂质Fe原子会与Al原子结合形成粗大的针状金属间化合物，严重割裂基体，显著恶化再生铝力学性能，尤其是疲劳强度、延伸率和断裂韧性。因此，实际工业生产迫切需要开发一种允许较高Fe元素含量的高品质再生铝及制备方法。
中国专利申请号为：CN202010255452.X，公开日为：2020年8月7日的专利文献，公开了一种提高再生铝性能的方法，采用的技术方案为：首先将再生铝预热至350-400℃，然后升温至730-760℃熔化；将含Ti/B的中间合金加入到熔体中，其质量分数在0-38wt.％之间，随后加入含Sr中间合金，随后升温至750℃±5℃，再以辅助机械搅拌，精炼除气并扒渣，保温10-20min，浇铸。利用该方法可以细化晶粒和β-Fe相，降低孔隙率，从而大幅提高再生铝的机械性能，用此方法获得的再生铝铸态抗拉强度可达225-255MPa之间、屈服强度200-235MPa之间、延伸率3-5％，显著提高了再生铝的回收再利用率。
中国专利申请号为：CN202010227210.X，公开日为：2021年1月29日的专利文献，公开了一种再生铝合金中富铁相的形态调控方法，属于再生铝合金技术领域。再生铝合金中富铁相的形态调控方法，包括：在再生铝熔体中加入Mn元素和Cr元素，并使得再生铝熔体中Mn元素和Cr元素的总质量与Fe元素的质量之比为0.35～0.5：1，且再生铝熔体中的Cr元素的质量≤再生铝熔体的质量的0.12％。然后加入B元素并将再生铝熔体的温度降至初生富铁相形成温度以下2～12℃进行保温，随后保温后升温至690～710℃，B元素的质量为再生铝熔体质量的0.01～0.03％。其能够有效地将再生铝合金中富铁相的晶格类型从单斜四方转变成体心立方或简单立方，且能够调控富铁相的尺寸与分布，达到改善合金组织的目的。
上述两种方案均通过对再生铝的成分和制备工艺进行优化，以期达到细化晶粒和控制相关铸造缺陷，从而提高再生铝合金力学性能的目的。但是，实际生产中常在熔体中添加Mn和Cr元素来调控富铁金属间化合物的形貌来改善铸件的延伸率和断裂韧性，而上述方案中提到的铝钛硼细化剂中的形核质点TiB2颗粒易与Mn和Cr反应形成硼化物，进而失去细化效果。因此，在现有工艺中难以通过同时添加铝钛硼细化剂和Mn、Cr元素来实现细化晶粒和调控富铁金属间化合物形貌的目的。且受再生铝晶粒细化程度的限制，为了得到较为理想的力学性能，其铁元素含量仍然需要保持在一个较低的范围值内，并不能很好地满足上述提到的需要开发一种允许较高Fe元素含量的高质量再生铝及制备方法的需求。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有的再生铝中铁元素杂质难以去除，且含量较高时会降低再生铝的力学性能，再生铝无法满足使用要求的问题，本发明提供一种高质量再生铝，通过对再生铝的化学成分尤其是起到晶粒细化作用的元素进行合理地设计，能够在具备较高的铁元素杂质的基础上，制备出性能较为优异的再生铝铝锭或铸件，解决了再生铝中铁元素杂质难以去除的问题。
本发明还提供一种上述高质量再生铝的制备方法，对制备过程步骤进行合理设计，采用独特的措施，能够节省对再生铝中的铁元素杂质的去除程序，大大节约生产时间和成本，且制备出的再生铝铝锭或铸件的机械性能仍然满足使用要求。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高质量再生铝，其特征在于：所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：1-20wt.％，Mg：0-1.0wt.％，Cu:0-1.0wt％,Zn:0-1.0wt.％,Fe:0.15-2wt.％,V：0.005-0.5wt.％，B：0.005-1wt.％，Al:70-98.8wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤5或质量比≤24。
作为技术方案的进一步改进，所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：3-11wt.％，Mg：0-0.55wt.％，Fe:0.15-2wt.％，V：0.01-0.1wt.％，B：0.005-0.1wt.％，Al:85-96.8wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素，V和B的原子比≤4或质量比≤19。
作为技术方案的进一步改进，所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.1-0.45wt.％，Fe:0.15-2wt.％，V：0.01-0.03wt.％，B：0.005-0.05wt.％，Al:90-93.2wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述对再生铝无害的元素和无法避免的杂质元素的含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤2或质量比≤10。
作为技术方案的进一步改进，所述V和B的原子比为0.05-1.5或质量比为0.25-7。
作为技术方案的进一步改进，所述再生铝中的Al晶粒平均尺寸小于500μm。
一种上述高质量再生铝的制备方法，包括如下步骤：
(1)废铝回收；
(2)预处理，分类和分选；
(3)废料成分抽检；
(4)按照目标成分进行配料；
(5)装炉熔化；
(6)搅拌和扒渣；
(7)按照目标成分进行成分调整；
(8)加入晶粒细化剂进行细化；
(9)凝固。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤(8)中，加入的晶粒细化剂的化学成分及其质量百分比为：Si：0-50wt.％，V：0.1-10wt.％，B：0.1-10wt.％，Al:30-99.8wt.％，以及其余不影响细化效果的元素。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤(7)中，当再生铝液中Fe含量高于目标值时，采用以下方式中的任意一种或多种：
①加入铝液稀释；
②加入Mn元素除去部分杂质Fe；
③加入Cr元素除去部分杂质Fe。
作为技术方案的进一步改进，所述步骤(7)中，向再生铝液中加入中间合金、纯物质或化合物调节Si、Mg、V和B元素。
作为技术方案的进一步改进，还包括变质处理，具体为向再生铝液中加入Al-Sr中间合金进行变质处理。
作为技术方案的进一步改进，在所述步骤(9)前，对再生铝液进行净化处理。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)现有的再生铝中，含Fe的脆性金属间化合物大部分分布在晶界处，当晶粒尺寸较大时，该脆性金属间化合物也会随之粗化，使用现有再生铝制备的最终产品会继承该类粗大的脆性金属间化合物，且在产品受力时成为裂纹萌生的起源，从而严重降低延伸率和断裂韧性；本发明一种高质量再生铝，通过对再生铝的化学成分进行合理地设计，尤其是对V元素和B元素的含量和原子比进行独特的设计，使得制得的再生铝的晶粒尺寸不超过500μm，在理想的铸造冷速下甚至小于200μm，进而减小含Fe的金属间化合物的尺寸；更重要的是，该细化效果具有遗传性，在使用该再生铝锭制备的最终产品中，晶粒会保持细小的尺寸，同时含Fe的金属间化合物的尺寸也会同样被细化，从而获得理想的力学性能。
(2)本发明一种高质量再生铝的制备方法，通过向再生铝液中加入含V元素和B元素的晶粒细化剂，能够调节再生铝液中的V元素和B元素的含量，并反应生成能够细化晶粒的VB2颗粒，尤其是，本方案中采用Al-Si-V-B四元系晶粒细化剂，在生成VB2颗粒的基础上，Si原子能够吸附在VB2颗粒表面，并在某些VB2颗粒表面优先形成Si或硅的化合物原子层，这些Si或硅的化合物原子层的晶格错配度与Al的错配度较小，进而可以有效促进Al晶体在凝固过程中的形核，提高对再生铝的晶粒细化效果，使得最终制得的再生铝产品在具备较高含量的铁杂质的同时仍然能够与使用低铁含量的电解铝制备的铝产品保持相近甚至更好的力学性能，且其相比较使用低Fe的电解原铝，成本显著降低，也更有利于环境保护。
(3)添加Mn和Cr元素改善富铁金属间化合物的形貌从而提高铸件的延伸率和断裂韧性，已经是现有工业生产中常用生产工艺。但是，除了合金中添加的Si元素对广泛使用的Al-Ti-B细化剂具有毒化作用外，Mn和Cr元素同样对该细化剂具有毒化作用，导致无法对再生铝合金晶粒尺寸进行有效细化。本发明一种高质量再生铝的制备方法，采用的细化剂在Si、Mn和Cr元素添加后仍然具有良好的晶粒细化作用，可以减小分布在晶界的富铁金属间化合物的尺寸，提高再生铝的质量和产品稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
现有的再生铝在回收过程中，不可避免地会引入铁元素杂质，Fe原子会与Al原子结合形成粗大的针状金属间化合物，严重割裂基体，显著恶化再生铝的力学性能。且再生铝在回收时仅仅通过熔化回收，过程中很难实施氧化和还原等冶炼工艺，导致杂质元素难以去除，想要制备低铁含量的再生铝铝锭或铸件需要花费较高的时间和成本。针对上述问题，本发明通过对再生铝的化学成分进行合理独特的设计，使得制得的再生铝的质量得到明显提升，在具备较高铁含量的基础上仍然具有与低铁含量的电解铝相近甚至更优异的性能。下面对该再生铝的具体成分进行详细描述。
一种高质量再生铝，其特征在于：所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：1-20wt.％，Mg：0-1.0wt.％，Cu:0-1.0wt％,Zn:0-1.0wt.％,Fe:0.15-2wt.％,V：0.005-0.5wt.％，B：0.005-1wt.％，Al:70-98.8wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤5或质量比≤24。
现有的再生铝中，含Fe的脆性金属间化合物大部分分布在晶界处，当晶粒尺寸较大时，该脆性金属间化合物也会随之粗化，最终产品会继承该类粗大的脆性金属间化合物，且在最终产品受力时成为裂纹萌生的起源，从而严重降低延伸率，疲劳寿命和断裂韧性。而本实施例通过对再生铝的化学成分进行合理地设计，尤其是对V元素和B元素的含量和原子比进行独特的设计，使得制得的再生铝的晶粒尺寸不超过500um，进而减小含Fe的金属间化合物的尺寸，且该细化效果具有遗传性，因此在使用该再生铝锭制成的最终产品中，含Fe的金属间化合物的尺寸也会同样被细化，从而获得理想的力学性能。
进一步地，本实施例的高质量再生铝较为优选的组分范围为：Si：3-11wt.％，Mg：0-0.55wt.％，Fe:0.15-1wt.％，V：0.01-0.1wt.％，B：0.005-0.1wt.％，Al:85-96.8wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素。其中，无法避免的杂质元素的含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤4或质量比≤19。
本实施例的高质量再生铝最为优选的组分范围则为：Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.1-0.45wt.％，Fe:0.15-0.3wt.％，V：0.01-0.03wt.％，B：0.005-0.05wt.％，Al:90-93.2wt.％，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素。其中，无法避免的杂质元素的含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤2，具体为0.05-1.5，或质量比≤10，具体为0.25-7。
下面介绍该高质量再生铝的制备方法，包括如下步骤：
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料，该步骤中，主要根据废料中各元素的含量使配好的原料的成分接近设定的再生铝的化学成分，后续还需对各化学成分进行调整。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)对再生铝液即熔体的成分进行检测，当再生铝液中Fe含量高于目标值时，采用以下方式中的任意一种或多种：
①加入铝液稀释，该处的铝液需要采用铁含量较低的铝液才能起到稀释效果，具体铁含量根据实际试验情况进行选择确定；
②加入Mn元素除去部分杂质Fe；
③加入Cr元素除去部分杂质Fe。
同时，对富铁金属间化合物尺寸和形貌进行优化，并向再生铝液中加入中间合金、纯物质或化合物调节Si、Mg、V和B元素。
(8)加入晶粒细化剂进行细化，同时，加入Al-Sr中间合金进行变质处理，之后对熔体进行净化处理。
(9)凝固形成再生铝铝锭或铸件。
本实施例中，晶粒细化剂可以采用现有技术中常见的如Al-Ti-B晶粒细化剂，但是，其中起细化作用的TiB2颗粒会被再生铝中原有的Si元素，以及再生铝中常加的Mn和Cr元素毒化，从而大大削弱了其细化效果。因此，本实施例采用了Al、V、B系晶粒细化剂。该细化剂在细化时会产生大量弥散分布的多边形或近球形VB2细化颗粒，该VB2颗粒不会被Si、Mn和Cr元素毒化，能够保持较高的细化效果。尤其是，本实施例在该系晶粒细化剂的基础上，突破性地采用了Al-Si-V-B四元系晶粒细化剂，其化学成分及其质量百分比为：Si：0.1-50wt.％，V：0.1-10wt.％，B：0.1-10wt.％，Al:30-99.7wt.％，以及其余不影响细化效果的元素。在生成VB2颗粒的基础上，Si原子能够吸附在VB2颗粒表面形成Si或硅的化合物原子层，这些Si或硅的化合物原子层的晶格错配度与Al的错配度较小，进而可以有效促进Al在凝固过程中的形核，提高对再生铝的晶粒细化效果，使得最终制得的再生铝产品在具备较高含量的铁杂质的同时仍然能够与传统的低铁含量的电解铝产品保持相近甚至更好的性能，且其相比较使用电解铝的，成本显著降低，有利于环境保护。
另外，本工艺中对于V和B元素主要是通过添加细化剂来添加的，因此添加的细化剂在本发明中的作用是比较重要的。
需要说明的是，虽然待细化的再生铝中也有Si元素的存在，但是在细化剂中加入Si仍然会显著提高对再生铝的细化效果。原因如下：在细化剂的制备过程中，Si元素有充足的时间和细化剂中大量的VB2颗粒反应并在其表面形成吸附层，而在再生铝的铸造过程中，细化剂的添加量相对于待细化的再生铝是极少的，细化剂与熔体的反应时间较短，待细化的再生铝中的Si元素很难在铸造过程的短暂时间内与细化剂中的VB2颗粒发生反应。此外，在细化剂的制备过程中，Si元素的吸附可以进一步降低VB2颗粒的密度，减缓其沉降过程，增强VB2颗粒细化效果。因此，Si元素在本实施例的细化剂中的作用是不可替代的，其打破了人们认为待细化再生铝中存在Si元素而不用在细化剂中添加Si元素的认知，取得了意想不到的突出效果。
综上所述，本发明的高质量再生铝及其制备方法，通过对再生铝的制备过程以及再生铝本身的化学成分进行合理独特的设计，使制得的再生铝能够在具备较高的铁元素杂质的基础上，保持甚至超过传统的低铁含量的电解铝的性能，其节省了常规再生铝制备工艺中对再生铝中的铁元素杂质的去除程序，大大节约生产时间和成本。
下面通过具体的实施例对该高质量再生铝及其制备方法进行进一步阐述。
实施例1
回收废铝不加细化剂，也不添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<0.3wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：6.8wt.％，Mg：0.33wt.％，Fe：0.27wt.％，Al：92.6wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为1260±189微米。热处理后所得平均力学性能为：平均屈服强度182±12MPa，平均断后延伸率为1.8±0.9％。
实施例2
回收废铝加Al-5Ti-1B细化剂，但是不添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Ti：0.05-0.12wt.％，Fe<0.3wt.％,Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-5Ti-1B细化剂，添加量为熔体质量的千分之二。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：7.1wt.％，Mg：0.31wt.％，Ti：0.13wt.％，Fe：0.25wt.％，B：0.004wt.％，Sr：0.02wt.％，Al：92.186wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为789±123微米。热处理后所得平均力学性能为：平均屈服强度185±9MPa，平均断后延伸率为2.1±0.6％。
实施例3
回收废铝加Al-7Si-3V-1B细化剂，但是不添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<0.3wt.％,Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：7.1wt.％，Mg：0.33wt.％，Fe：0.23wt.％，V：0.022wt.％，B：0.007wt.％，Sr：0.02wt.％，Al：92.291wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为232±40微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度178±11MPa，延伸率为4.7±0.7％。
实施例4
回收废铝加Al-5Ti-1B细化剂，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Ti：0.05-0.12wt.％，Fe<0.3wt.％,Mn：0.1-0.2wt.％，Cr：0.1-0.2wt.％,Sr：100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-5Ti-1B细化剂，添加量为熔体质量的千分之二。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：6.6wt.％，Mg：0.35wt.％，Ti：0.07wt.％，Fe：0.27wt.％,Mn：0.11wt.％,Cr:0.09wt.％，B：0.004wt.％，Sr：0.015wt.％，Al：92.491wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为1010±192微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度171±13MPa，延伸率为1.8±0.7％。
实施例5
回收废铝加Al-7Si-3V-1B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<0.3wt.％，Mn:0.1-0.2wt.％，Cr:0.1-0.2wt.％,Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：7.3wt.％，Mg：0.35wt.％，Fe：0.28wt.％,Mn：0.11wt.％,Cr:0.11wt.％，V：0.022wt.％，B：0.007wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：91.805wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为225±35微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度187±18MPa，延伸率为6.5±1.1％。
实施例6
使用电解铝制备铝锭，并加入Al-5Ti-1B细化剂。
(1)按照A356.2(国家标准GBT8733-2007)成分，采用电解工业纯铝和其他铁含量较低的中间合金进行配料。
(2)将配料装炉后进行加热熔化。
(3)对炉内熔体进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(4)加入Al-5Ti-1B细化剂，添加量为熔体质量的千分之二。添加Al-Sr中间合金进行变质处理(Sr含量占熔体质量分数为100-200ppm)，随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到500摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到500摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(7)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：6.9wt.％，Mg：0.35wt.％，Ti：0.08wt.％，Fe：0.13wt.％，B：0.004wt.％，Sr：0.017wt.％，Al：92.519wt.％。
(8)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为847±192微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度179±10MPa，延伸率为4.7±0.7％。
实施例7
回收铁含量较高的废铝，不添加细化剂和Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<2.0wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：7.5wt.％，Mg：0.33wt.％，Fe：1.53wt.％，Sr：0.019wt.％，Al：90.721wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为956±135微米。热处理后所得平均力学性能为：平均屈服强度196±14MPa，平均断后延伸率为0.5±0.2％。
实施例8
回收铁含量较高的废铝，添加Al-5Ti-1B细化剂，但是不添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Ti：0.05-0.12wt.％，Fe<2.0wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-5Ti-1B细化剂，添加量为熔体质量的千分之二。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GBT7999-2007)测得实际成分为Si：6.5wt.％，Mg：0.36wt.％，Ti：0.10wt.％，Fe：1.47wt.％，B：0.004wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：90.95wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为789±123微米。热处理后所得平均力学性能为：平均屈服强度199±12MPa，平均断后延伸率为0.7±0.2％。
实施例9
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-3V-1B细化剂，但是不加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<2.0wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.3wt.％，Mg：0.34wt.％，Fe：1.51wt.％，V：0.019wt.％，B：0.007wt.％，Sr：0.12wt.％，Al：90.704wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为145±29微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度205±14MPa，延伸率为2.7±0.4％。
实施例10
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-3V-1B，同时加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1-1.5wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.2wt.％，Mg：0.31wt.％，Fe：1.45wt.％,Mn：0.84wt.％,Cr:0.68wt.％，V：0.019wt.％，B：0.007wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：89.928wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为134±16微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度187±20MPa，延伸率为4.1±0.6％。
实施例11
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-3V-3B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe<2.0wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-3B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.1wt.％，Mg：0.32wt.％，Fe：1.41wt.％,Mn：0.85wt.％,Cr:0.66wt.％，V：0.023wt.％，B：0.023wt.％，Sr：0.014wt.％，Al：89.616wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为144±35微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度197±16MPa，延伸率为3.7±0.7％。
实施例12
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-1V-4B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1-1.5wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-1V-4B细化剂，使熔体中V的含量达到0.005wt.％且V和B质量比≤1。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：6.9wt.％，Mg：0.32wt.％，Fe：1.35wt.％,Mn：0.85wt.％,Cr:0.71wt.％，V：0.005wt.％，B：0.019wt.％，Sr：0.018wt.％，Al：89.874wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为165±31微米。热处理后所得平均力学性能为：190±15MPa，延伸率为3.9±0.4％。
实施例13
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-3V-6B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-3V-6B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤1。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.1wt.％，Mg：0.31wt.％，Fe：1.56wt.％,Mn：0.81wt.％,Cr:0.79wt.％，V：0.022wt.％，B：0.041wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：89.445wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为156±35微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度209±21MPa，延伸率为3.6±0.5％。
实施例14
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-2V-3B，同时加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1.5-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-2V-3B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.1wt.％，Mg：0.31wt.％，Fe：1.75wt.％,Mn：0.81wt.％,Cr:0.79wt.％，V：0.022wt.％，B：0.030wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：89.245wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为151±32微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度为221±25MPa，延伸率为3.3±0.2％。
实施例15
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-7V-1B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1.5-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-7V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.03wt.％且V和B质量比≤7。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.2wt.％，Mg：0.32wt.％，Fe：1.82wt.％,Mn：0.82wt.％,Cr:0.78wt.％，V：0.034wt.％，B：0.005wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：89.025wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为167±20微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度为225±25MPa，延伸率为3.0±0.2％。
实施例16
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-7.2V-0.3B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1.5-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-7.2V-0.3B细化剂，使熔体中V的含量达到0.1wt.％。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：6.5wt.％，Mg：0.31wt.％，Fe：2.01wt.％,Mn：0.80wt.％,Cr:0.79wt.％，V：0.1wt.％，B：0.004wt.％，Sr：0.015wt.％，Al：89.481wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为170±24微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度为231±25MPa，延伸率为3.3±0.3％。
实施例17
回收铁含量较高的废铝，添加Al-7Si-6V-0.6B，同时添加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1.5-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-7Si-6V-6B细化剂，使熔体中V的含量达到0.05wt.％且V和B质量比≤15。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一预热到250摄氏度的铸型中得到铸件。所得铸件经过热处理后，从中切取满足国家标准的拉伸式样棒进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶热处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效热处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为120分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.5wt.％，Mg：0.33wt.％，Fe：1.85wt.％,Mn：0.81wt.％,Cr:0.78wt.％，V：0.05wt.％，B：0.005wt.％，Sr：0.014wt.％，Al：88.711wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为150±24微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度为224±24MPa，延伸率为3.8±0.5％。
实施例18
回收铁含量较高的废铝，添加Al-3V-1B，同时加Mn、Cr元素制备铝锭。
(1)废铝回收。
(2)对回收的废铝进行预处理，通过清洗、吹扫等操作去除废铝表面杂物，之后根据废铝的类型对其进行分类，分类好后，挑选出能够用于制备再生铝的废铝。
(3)对不同类型的废铝成分进行抽检，确定各类型废铝的元素含量，方便后续配料。
(4)按照设定的再生铝的化学成分进行配料，挑选出用于制备再生铝的废料。
(5)将废料装炉后进行加热熔化。
(6)对炉内熔化的废料进行搅拌，使其混合均匀，之后进行扒渣操作。
(7)检测成分，按照目标成分Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.3-0.4wt.％，Fe：1-2wt.％，Mn:0.5-0.8wt.％，Cr:0.5-0.8wt.％，Sr:100-200ppm进行成分调整。
(8)加入Al-3V-1B细化剂，使熔体中V的含量达到0.02wt.％。随后进行精炼除气处理，去除夹杂物和降低氢含量。
(9)取200克铝液，浇入预热到250摄氏度的不锈钢铸型中，所得样品进行晶粒尺寸测量。另外，将铝液浇入到另一铸型中，所得样品经过热处理后进行力学性能测试。剩余铝液铸造铝合金锭并进行成分检测。
(10)用于力学性能测试的样品的热处理参数为先通过固溶处理在540±5摄氏度下保温250分钟后进行温水淬火，水温为80摄氏度。而后再进行时效处理。时效处理温度为180摄氏度，保温时间为60分钟，然后从炉中取出空冷。整个热处理过程均使用电阻炉。
(11)通过光谱测量法(国家标准GB/T8733-2007)测得实际成分为Si：7.2wt.％，Mg：0.29wt.％，Fe：1.7wt.％,Mn：0.81wt.％,Cr:0.79wt.％，V：0.019wt.％，B：0.007wt.％，Sr：0.016wt.％，Al：89.168wt.％。
(12)通过截线法(国家标准GBT6394-2017)测量平均晶粒尺寸约为401±52微米。热处理后所得平均力学性能为：屈服强度.209±25MPa，延伸率为2.7±0.2％。
上述实施例主要分为三组，其中，第一组的实施例1-5为使用铁含量较低的废铝料进行再生铝制备的工艺；第二组的实施例6为常规的使用低铁含量的电解铝进行铝合金制备的工艺，用于与另外两组实施例进行对比；第三组的实施例7-17为使用铁含量非常高的废铝料进行再生铝制备的工艺。
将三组实施例的化学组分和性能进行对比，可以得到以下结果：
(1)将实施例2和实施例3进行对比，实施例4和实施例5进行对比，实施例8和实施例9进行对比，能够看出当铁含量接近的时候，采用本发明的再生铝制备工艺制备出的再生铝性能相比较常规工艺制备的再生铝性能得到了显著提升，晶粒细化效果极为明显。
(2)将实施例3和实施例5与实施例6进行对比，能够看出采用本发明的再生铝制备工艺制备出的再生铝性能，即使再生铝的铁含量较高，只要满足本发明对于再生铝化学组分的含量的设定，制备的再生铝性能也不低于使用高纯电解铝制备的低铁含量铝合金的性能，甚至性能更加优异。
(3)将实施例14-17和实施例18进行对比，能够看出当采用本发明的四元系合金细化剂Al-Si-V-B时，最终制备的再生铝合金的性能相比较Al-V-B的性能得到了提升。
(4)将实施例10-17与实施例4进行对比，能够看出采用本发明的再生铝制备工艺制备出的Fe含量非常高的再生铝性能显著优于常规再生铝制备工艺制备出的Fe含量较低的再生铝性能。
综上所述，通过采用本发明设定的再生铝的化学组分范围和制备工艺，制备出的再生铝的性能明显优于常规工艺制备的再生铝，尤其是，即使制备出的再生铝的铁含量较高，最终制得的产品的性能仍然不低于采用常规工艺制备的低铁含量的再生铝和电解铝，甚至性能更为优异。
本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高质量再生铝，其特征在于：所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：1-20wt.％，Mg：0-1.0wt.％，Cu: 0-1.0wt%, Zn: 0-1.0wt.%, Fe: 0.15-2wt.％, V：0.005-0.5wt.％，B：0.005-1wt.％，Al: 70-98.8wt.%，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤5或质量比≤24；
所述再生铝采用以下方法制备：
（1）废铝回收；
（2）预处理，分类和分选；
（3）废料成分抽检；
（4）按照目标成分进行配料；
（5）装炉熔化；
（6）搅拌和扒渣；
（7）按照目标成分进行成分调整；
（8）加入晶粒细化剂进行细化，所述晶粒细化剂的化学成分及其质量百分比为：Si：7-50wt.％，V：0.1-10wt.％，B：0.1-10wt.％，Al: 30-99.8wt.％，以及其余不影响细化效果的元素；
（9）凝固。
2.根据权利要求1所述的一种高质量再生铝，其特征在于：所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：3-11wt.％，Mg：0-0.55wt.％，Fe:0.15-2wt.％，V：0.01-0.1wt.％，B：0.005-0.1wt.％，Al: 85-96.8 wt.%，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤4或质量比≤19。
3.根据权利要求2所述的一种高质量再生铝，其特征在于：所述再生铝的化学成分及其质量百分比为：Si：6.5-7.5wt.％，Mg：0.1-0.45wt.％，Fe: 0.15-2wt.％，V：0.01-0.03wt.％，B：0.005-0.05wt.％，Al: 90-93.2 wt.%，Fe除外的其余过渡族金属元素的总量≤4.0wt.％，以及无法避免的杂质元素；所述无法避免的杂质元素的总含量≤2.0wt.％，V和B的原子比≤2或质量比≤10。
4.根据权利要求3所述的一种高质量再生铝，其特征在于：所述V和B的原子比为0.05-1.5或质量比为0.25-7。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的高质量再生铝的制备方法，包括如下步骤：
（1）废铝回收；
（2）预处理，分类和分选；
（3）废料成分抽检；
（4）按照目标成分进行配料；
（5）装炉熔化；
（6）搅拌和扒渣；
（7）按照目标成分进行成分调整；
（8）加入晶粒细化剂进行细化；
（9）凝固。
6.根据权利要求5所述的一种高质量再生铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（8）中，加入的晶粒细化剂的化学成分及其质量百分比为：Si：7-50wt.％，V：0.1-10wt.％，B：0.1-10wt.％，Al: 30-99.8wt.％，以及其余不影响细化效果的元素。
7.根据权利要求5所述的一种高质量再生铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中，当再生铝液中Fe含量高于目标值时，采用以下方式中的任意一种或多种：
① 加入铝液稀释；
② 加入Mn元素除去杂质Fe；
③ 加入Cr元素除去杂质Fe。
8.根据权利要求7所述的一种高质量再生铝的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中，向再生铝液中加入中间合金、纯物质或化合物调节Si、Mg、V和B元素。
9.根据权利要求5所述的一种高质量再生铝的制备方法，其特征在于：还包括变质处理，具体为向再生铝液中加入Al-Sr中间合金进行变质处理。
10.根据权利要求5所述的一种高质量再生铝的制备方法，其特征在于：在所述步骤（9）前，对再生铝液进行净化处理。
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