CN113234949A - 一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法 - Google Patents

一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法 Download PDF

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Abstract

一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，包括以下步骤：对废铝进行清洗、焙烧清除污染物、水分，充分熔化，745~755℃进行保温；降温，根据合金成分加入纯铝、Al‑30Si、Al‑10Mg、Al‑30Mn、Al‑30Cr、Al‑RE中间合金进行调整；熔化，扒渣，保温，得到成分调整的再生变形铝合金。本发明可使再生铝合金中难以除去的杂质转化为增强相，同时稀土及锰铬元素有效地细化合金组织，对富铁相进行变质，使得合金后续产品加工质量稳定；原料成本低廉，同时使用储量丰富、价格低廉的轻稀土元素，且添加量极少，能够大大减低生产成本；制备方法简单可靠，易于推广，有利于产业化，减低技术难度与生产成本。

Description

一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种车用废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法。
背景技术
铝由于其良好的抗腐蚀性，在工业常用金属材料中，可回收性最好。与原铝相比，再生铝只需要相当于4.86%的能量，只排放相当于4.21%的温室气体。汽车废铝属于大型耐用消费品，相较大多数其它铝产品，有着用量大、报废后易回收的优点。在常见的车用铝合金中，以6000系为代表Al-Si-Mg变形铝合金最为广泛，主要应用汽车车身部件及部分承力部件上，其中又以6061和6063最为普遍。由于汽车用铝牌号驳杂、成分差异较大，为降低除杂难度及成本，通常使用添加大量原铝稀释后再针对性除杂的方法制造某种牌号铸造铝合金。而变形铝合金由于其含量接近纯铝，有着其他元素含量低的特点，往往回收车辆铝合金的主量元素（如Cu、Zn、Mn）以及废料中易混入的车辆用量最大的Fe元素，在6000系列铝合金中则是杂质元素。再生变形铝合金则面临除杂难、控性难、制造难和成本高的特点，极大地限制了其生产制造。
稀土的化学性质很活泼，在铝及其合金中添加稀土元素，可以细化晶粒，改善合金组织，净化合金液，去除晶界间杂质和消除部分缺陷从而显著改善合金的力学性能、铸造性能、电化学性能等。目前的再生变形铝合金通常通过添加单一稀土、稀土复合物及其他元素复合微合金化来提高铝合金力学性能。Fe是导致6000系铝合金热裂缺陷的重要有害元素，大量研究证明添加稀土可有效改善粗大、硬脆的富Fe相，对抑制铝合金热裂纹，提高其产品性能及成品率有着较好作用。但稀土的添加方式、稀土的加入量、稀土与其他合金元素协同作用机理的不清晰，以及后续热处理变形加工工艺制度不完善，使得组织均匀的稀土再生变形铝合金生产存在批量稳定性差的问题。
公开号为CN102418013A的中国发明专利公开了一种含镁再生高硅变形铝合金及其制备方法，其使用6063铝合金废料，通过添加Al-La稀土中间合金变质，其镁硅含量比在0.3以下，后续经过冷轧及热处理可达到最高延伸率为15％，最高室温抗拉强度为340 Mpa，但其高硅含量易导致硬脆铝硅相形成，提高其热裂倾向。现有技术文献（陈保安. 化学成分对Al-Mg-Si合金组织及性能的影响 [J] .2017）公开了Mg/Si比及Fe的含量对微观组织及力学性能的影响，Mg/Si质量比在1.3附近，含Fe量较少时，时效后的析出相含量最高，力学、电学性能更加优异。公开号为CN110079704A的中国发明专利公开了一种再生耐磨变形铝合金及其制备方法，采用La、Ce混合稀土、Sr及Mn变质显著提高了其耐磨性，且热裂倾向小，有效提高了成品率。此外，有研究人员证明通过添加稀土Y、Sc等元素可更好改善铝合金综合性能，但其资源稀缺、价格高昂，不适合大规模化工业生产。
总体而言，大多数现有技术只通过添加1~2种混合稀土及其他合金元素变质，较少关注多种稀土和Mn、Cr对铝合金熔体的复合改善作用，且较少考虑投入生产的成本问题。
发明内容
本发明目的是提供一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，该方法能将合金中含量超标的Fe、Cu、Zn等难去除的杂质转变为内生析出相，使再生铝合金中形成均匀分布的第二相和均匀细小的显微组织，使再生铝合金保持良好的塑性并提高其高强度。此外，再生变形铝合金中形成Al-RE相，在通过第二相进一步提升其强度同时，还能有效地提升其耐腐蚀能力，并有利于合金的热加工性能。该制备方法简单可靠，易于推广，能使大量汽车报废变形铝合金实现升级使用，利于产业化推广。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
本发明所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，包括以下步骤。
（1）原材料预处理：对车用6000系废铝进行清洗、焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在770-800 ℃充分熔化，再在745~755 ℃进行保温。
（2）合金成分调整：待步骤（1）熔化的再生铝合金熔体降温到730 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在725~735 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
（3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.15mL/100g熔体以下时，在705~715 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
（4）将步骤（3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理、在线淬火及固溶时效处理制得铝合金成品。
步骤（2）所述的合金成分，按制备的再生变形铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.4～0.8 wt.％，Mg：0.8～1.2 wt.％，Ti≤0.15 wt.％，Mn≤0.3 wt.％，Cr≤0.3wt.％，RE：0.15～0.7 wt.%，其中杂质控制在：Cu：0.15～0.6wt.％，Fe≤1 wt.%，Zn≤0.2 wt.％，余量为Al。其中，所述RE为La、Ce、Y的混合稀土。
优选地，质量百分数的组分为：Si：0.4～0.8 wt.％，Mg：0.8～1.2 wt.％，Ti≤0.15 wt.％，Mn≤0.3 wt.％，Cr≤0.3 wt.％，RE：0.15～0.7 wt.%，其中杂质控制在：Cu：0.15～0.4 wt.％，Fe≤1 wt.%，Zn≤0.2 wt.％，余量为Al。其中，所述RE为含有La、Ce和Y的混合稀土。
进一步地，本发明步骤（1）中所述焙烧温度为480 ℃。
进一步地，本发明步骤（3）中所述氩气压强为0.12~0.2 Mpa。
进一步地，本发明步骤（4）中所述均匀化处理温度为530~550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。
进一步地，本发明步骤（4）中所述挤压处理包括铸锭加热到温度500~515 ℃，挤压筒加热到温度440~450 ℃，挤压速度为2.0~3.0 mm/s，挤压比为（10～100）:1。
进一步地，本发明步骤（4）中所述淬火入水温度＞480 ℃，且冷却速率＞650 ℃/min。
进一步地，本发明步骤（4）中所述固溶时效处理工艺为在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
本发明是基于以下理论基础及原理。车用6000系再生铝精炼过程中的Fe、Cu、Zn是最为常见的杂质元素。对于Fe的转化：通过对铝熔体中添加Mn、Cr，有利于促进其在<110>面形成Al(Mn，Fe，Cr)Si块状α-Fe相，通过充分的搅拌均匀分散的块状α-Fe相可有效提高耐磨性；Ce、Y的加入对Si相起到良好变质作用，减小其在熔体内局部富集，促进了Al-Si共晶区有利短棒状α-Al8Fe2Si相的形成，同时La、Ce、Y在Fe相边界形成氧化物抑制了Al、Si原子的扩散从而抑制了有害针状β-Al5FeSi相的形成。对于Cu的转化：Cu在铝合金中可生成Al2Cu、Al4CuMg5Si4增强相，提高合金硬度；RE在再生铝熔体中与过量的Cu结合，生成Al-Cu-RE相，有效降低Cu元素对于热裂的危害性；同时铜的加入会降低合金耐蚀性，而Mn、Cr元素的加入则可有效改善其耐蚀性。对于Zn的转化：RE与Zn易生成高熔点低密度的的化合物REZn，形成浮渣析出，未浮出的微小化合物则转化为有利的α-Al异质形核点，对晶粒细化有着良好作用。同时稀土La、Ce、Y元素的加入有助于形成Al11La3、Al11Ce3、Al3Y5和AlFeSiRE相，从而使合金具有高温再结晶性能，有利于合金的后续挤压热加工。本发明聚集于将非铝元素转变为内生析出相，即通过引入稀土等元素，将再生铝熔体中难以去除的杂质转化为细小弥散的增强相，从而提高再生铝的纯净度及性能，以实现汽车废铝的保级再生，解决现有技术中存在的问题。
本发明具有以下有益效果：（1）本发明的配方可使再生铝合金中难以除去的杂质转化为增强相，同时稀土元素镧、铈、钇及锰铬元素有效地细化合金组织，对富铁相进行变质，使得合金后续产品加工质量稳定；（2）本发明的配方制备原料成本低廉，同时使用储量丰富、价格低廉的轻稀土元素，且添加量极少，能够大大减低生产成本；（3）本发明的制备方法简单可靠，易于推广，该制备方法采用铸造成型及挤压成型工艺，能够适应不同场合的制备要求，有利于产业化应用简化合金种类，减低技术难度与生产成本。
附图说明
图1为实施例1中得到的合金的铸态显微组织照片，其中，图(a)为低倍组织图；图(b)为高倍组织图。
图2为实施例2中得到的合金的铸态显微组织照片，其中，图(a)为低倍组织图；图(b)为高倍组织图。
图3为对比例1中得到的合金铸态显微组织照片，其中，图(a)为低倍组织图；图(b)为高倍组织图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以下实施例均在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明选择车用6000系废铝作为原材料，在不添加其他合金成分下按以下步骤制得试样，并测试组织性能，作为对比例。需要说明的是，对比例的目的仅在于更好地理解本发明的技术特点和有益效果。
对比例1。
本对比例以车用6000系废铝为原材料，经简单分拣并打包后投入熔炼铝熔炼，然后经铸造成型，均匀化处理，获得再生变形铝合金铸锭再进行后续加工。直接从熔体取样测试其成分，合金的组成及其质量百分比为：Si：0.6 wt.％，Mg：1.2 wt.％，Cu：0.4 wt.％，Fe：0.7 wt.%，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.07wt.％，Cr：0.03 wt.％，Zn：0.15 wt.％，余量为Al。
本对比例所述的再生变形铝合金的制备方法，制备工艺过程及其参数如下。
1）将车用6000系废铝进行清洗、480 ℃焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在780 ℃充分熔化，再在750 ℃进行保温。
2）待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到730 ℃，熔化后进行扒渣，在730 ℃静置保温30 min后得到再生变形铝合金。
3）将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在710 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为540 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到510 ℃，挤压筒加热到445 ℃，挤压速度为2.5 mm/s，挤压比为80:1。淬火入水温度＞480℃，且冷却速率为653 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。得到本对比例再生变形铝合金。
本对比例得到的再生变形铝合金的铸态显微组织照片如图1所示，其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度330 MPa；断裂伸长率7.7％。
实施例1。Al-0.6Si-1.2Mg-0.1Ti-0.2Mn-0.2Cr-0.15La-0.1Ce-0.05Y (wt.%)再生变形铝合金的制备。
本实施例所述的制备方法，按以下步骤。
1）原材料预处理：将对比例1中得到的再生变形铝合金在780 ℃充分熔化，再在750 ℃进行保温。
2）合金成分调整：待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到730 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-10Ti、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在730 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在710 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为540 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到510 ℃，挤压筒加热到445 ℃，挤压速度为2.5 mm/s，挤压比为80:1。淬火入水温度为485℃，且冷却速率为655 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
步骤2）所述合金成分调整，按制备的再生变形铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.6 wt.％，Mg：1.2 wt.％，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.2 wt.％，Cr：0.2 wt.％，La：0.15 wt.%，Ce：0.1 wt.%，Y：0.05 wt.%，余量为Al。Fe、Cu、Zn等杂质，其中测得：Fe：0.7 wt.%，Cu：0.4wt.％，Zn：0.15 wt.％，且以Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2、CeFe5、AlFeSiRE、Al2Cu、Al4CuMg5Si4、Al-Cu-RE、REZn等形式存在。
本实施方式得到的再生变形铝合金的铸态显微组织照片如图2所示，其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度364 MPa；断裂伸长率14％。
实施例2。Al-0.6Si-1.2Mg-0.1Ti-0.2Mn-0.2Cr-0.3La-0.2Ce-0.1Y (wt.%) 再生变形铝合金的制备。
本实施例中合金的熔炼和制备工艺过程与实施例1相同。所不同的具体的工艺参数有差异。
本实施例所述的制备方法，按以下步骤。
1）原材料预处理：将对比例1中得到的再生变形铝合金在783 ℃充分熔化，再在752 ℃进行保温。
2）合金成分调整：待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到732 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-10Ti、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在735℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在715 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到515 ℃，挤压筒加热到450 ℃，挤压速度为3.0 mm/s，挤压比为100:1。淬火入水温度为490 ℃，且冷却速率为650 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
步骤2）所述合金成分调整，按制备的再生铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.6wt.％，Mg：1.2 wt.％，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.2 wt.％，Cr：0.2 wt.％，La：0.3 wt.%，Ce：0.2wt.%，Y：0.1 wt.%，余量为Al。Fe、Cu、Zn等杂质，其中测得：Fe：0.7 wt.%，Cu：0.4 wt.％，Zn：0.13 wt.％，且以Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2、CeFe5、AlFeSiRE、Al2Cu、Al4CuMg5Si4、Al-Cu-RE、REZn等形式存在。
本实施方式得到的再生变形铝合金的铸态显微组织照片如图3所示，其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度393 MPa；断裂伸长率11.3％。
对比例2。
本对比例以车用6000系废铝为原材料，经简单分拣并打包后投入熔炼铝熔炼，然后经铸造成型，均匀化处理，获得再生变形铝合金铸锭再进行后续加工。直接从熔体取样测试其成分，合金的组成及其质量百分比为：Si：0.4 wt.％，Mg：0.8 wt.％，Cu：0.4 wt.％，Fe：0.3 wt.%，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.05wt.％，Cr：0.02 wt.％，Zn：0.09 wt.％，余量为Al。
本对比例所述的再生变形铝合金的制备方法，制备工艺过程及其参数如下。
1）将车用6000系废铝进行清洗、480 ℃焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在774 ℃充分熔化，再在752 ℃进行保温。
2）待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到727 ℃，熔化后进行扒渣，在727 ℃静置保温30 min后得到再生变形铝合金。
3）将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在712 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为540 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到510 ℃，挤压筒加热到445 ℃，挤压速度为2.5 mm/s，挤压比为80:1。淬火入水温度＞480℃，且冷却速率为653 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。得到本对比例再生变形铝合金。
本实对比例得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度323MPa；断裂伸长率9.3％。
实施例3。Al-0.4Si-0.8Mg-0.1Ti-0.1Mn-0.1Cr-0.1La-0.2Ce-0.05Y(wt.%)再生变形铝合金的制备。
本实施例中合金的熔炼和制备工艺过程与实施例1相同。所不同的具体的工艺参数有差异。
本实施例所述的制备方法，按以下步骤。
1）原材料预处理：将对比例2中得到的再生变形铝合金在780 ℃充分熔化，再在753 ℃进行保温。
2）合金成分调整：待步骤S1熔化的再生铝合金熔体降温到735 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-10Ti、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在735 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在712 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到515 ℃，挤压筒加热到450 ℃，挤压速度为3.0 mm/s，挤压比为90:1。淬火入水温度为490℃，且冷却速率为655 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
步骤2）所述合金成分调整，按制备的再生铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.4wt.％，Mg：0.8 wt.％，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.1wt.％，Cr：0.1 wt.％，La：0.1wt.%，Ce：0.2wt.%，Y：0.05 wt.%，余量为Al。Fe、Cu、Zn等杂质，其中测得：Fe：0.3 wt.%，Cu：0.4 wt.％，Zn：0.1 wt.％，且以Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2、CeFe5、AlFeSiRE、Al2Cu、Al4CuMg5Si4、Al-Cu-RE、REZn等形式存在。
本实施方式得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度361MPa；断裂伸长率12.7％。
对比例3。
本对比例以车用6000系废铝为原材料，经简单分拣并打包后投入熔炼铝熔炼，然后经铸造成型，均匀化处理，获得再生变形铝合金铸锭再进行后续加工。直接从熔体取样测试其成分，合金的组成及其质量百分比为：Si：0.4 wt.％，Mg：1.0 wt.％，Cu：0.2 wt.％，Fe：0.5 wt.%，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.1wt.％，Cr：0.03 wt.％，Zn：0.14 wt.％，余量为Al。
本对比例所述的再生变形铝合金的制备方法，制备工艺过程及其参数如下。
1）将车用6000系废铝进行清洗、480 ℃焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在775 ℃充分熔化，再在752 ℃进行保温。
2）待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到730 ℃，熔化后进行扒渣，在730 ℃静置保温30 min后得到再生变形铝合金。
3）将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在713 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为540 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到510 ℃，挤压筒加热到445 ℃，挤压速度为2.5mm/s，挤压比为80:1。淬火入水温度＞480℃，且冷却速率为653 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。得到本对比例再生变形铝合金。
本对比例得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度372MPa；断裂伸长率8.2％。
实施例4。Al-0.4Si-1.0Mg-0.1Ti-0.2Mn-0.1Cr-0.3La-0.2Ce-0.1Y(wt.%) 再生变形铝合金的制备。
本实施例中合金的熔炼和制备工艺过程与实施例1相同。所不同的具体的工艺参数有差异。
本实施例所述的制备方法，按以下步骤。
1）原材料预处理：将对比例3中得到的再生变形铝合金在794 ℃充分熔化，再在753 ℃进行保温。
2）合金成分调整：待步骤S1熔化的再生铝合金熔体降温到727 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-10Ti、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在727 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在710 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到515 ℃，挤压筒加热到450 ℃，挤压速度为3.0 mm/s，挤压比为90:1。淬火入水温度为490℃，且冷却速率为650 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
步骤2）所述合金成分调整，按制备的再生铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.4wt.％，Mg：1.0 wt.％，Ti：0.1 wt.％，Mn：0.2wt.％，Cr：0.1 wt.％，La：0.3wt.%，Ce：0.2wt.%，Y：0.1 wt.%，余量为Al。Fe、Cu、Zn等杂质，其中测得Fe：0.5 wt.%，Cu：0.2 wt.％，Zn：0.1 wt.％，且以Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2、CeFe5、AlFeSiRE、Al2Cu、Al4CuMg5Si4、Al-Cu-RE、REZn等形式存在。
本实施方式得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度342MPa；断裂伸长率11.3％。
对比例4。
本对比例以车用6000系废铝为原材料，经简单分拣并打包后投入熔炼铝熔炼，然后经铸造成型，均匀化处理，获得再生变形铝合金铸锭再进行后续加工。直接从熔体取样测试其成分，合金的组成及其质量百分比为：Si：0.5 wt.％，Mg：1.0 wt.％，Cu：0.15 wt.％，Fe：0.1 wt.%，Ti：0.03 wt.％，Mn：0.04wt.％，Cr：0.05 wt.％，Zn：0.27 wt.％，余量为Al。
本对比例所述的再生变形铝合金的制备方法，制备工艺过程及其参数如下。
1）将车用6000系废铝进行清洗、480 ℃焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在783 ℃充分熔化，再在752 ℃进行保温。
2）待步骤1）熔化的再生铝合金熔体降温到733 ℃，熔化后进行扒渣，在733 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在710 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为540 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到510 ℃，挤压筒加热到445 ℃，挤压速度为2.5 mm/s，挤压比为80:1。淬火入水温度＞480℃，且冷却速率为653 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。得到本对比例再生变形铝合金。
本对比例得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度341MPa；断裂伸长率8.7％。
实施例5。Al-0.5Si-1.0Mg-0.03Ti-0.05Mn-0.05Cr-0.1La-0.1Ce-0.05Y (wt.%)再生变形铝合金的制备。
本实施例中合金的熔炼和制备工艺过程与实施例1相同。所不同的具体的工艺参数有差异。
本实施例所述的制备方法，按以下步骤。
1）原材料预处理：将对比例4中得到的再生变形铝合金在779 ℃充分熔化，再在750 ℃进行保温。
2）合金成分调整：待步骤S1熔化的再生铝合金熔体降温到732 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-10Ti、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在732 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金。
3）净化浇铸：将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.1mL/100g熔体以下时，在710 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭。
4）将步骤3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理及在线淬火，制得铝合金成品。均匀化处理温度为550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。挤压处理铸锭加热到515 ℃，挤压筒加热到450 ℃，挤压速度为3.0 mm/s，挤压比为90:1。淬火入水温度为490℃，且冷却速率为650 ℃/min。后续在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
步骤2）所述合金成分调整，按制备的再生铝合金的质量百分数的组分计：Si：0.5wt.％，Mg：1.0 wt.％，Ti：0.03 wt.％，Mn：0.05wt.％，Cr：0.05 wt.％，La：0.1wt.%，Ce：0.1wt.%，Y：0.05 wt.%，余量为Al。Fe、Cu、Zn等杂质，其中测得Fe：0.1 wt.%，Cu：0.15 wt.％，Zn：0.1 wt.％，且以Al15(Fe，Mn，Cr)3Si2、CeFe5、AlFeSiRE、Al2Cu、Al4CuMg5Si4、Al-Cu-RE、REZn等形式存在。
本实施方式得到的再生变形铝合金其挤压态室温拉伸力学性能为：抗拉强度387MPa；断裂伸长率13.1％。
上述再生变形铝合金的制备方法，能够使制得的铝合金具有均匀分布的第二相和均匀细小的显微组织，热裂倾向低，并有效改善铝合金的力学性能且能使制备的铝合金具有良好的挤压加工性及耐蚀性；同时，该制备方法简单可靠、易于推广，该制备方法采用铸造成型及挤压成型工艺，能够适应不同场合的制备要求，利于产业化应用简化合金种类，减低技术难度与生产成本。
本发明的配方中稀土元素的添加可以使铝合金铸造组织晶粒得到明显细化，而且少量稀土元素的添加可以促进热变形过程中的动态再结晶、激活非基面滑移，进而细化晶粒尺寸、弱化基面织构，使铝合金塑性得到提高。
基于上述实施例中的配方制备的铝合金进行室温力学性能测试，力学性能测试依照国家标准GB6397-86《金属拉伸实验试样》进行加工测试，测试设备为Labsans 30 kN万能实验机拉伸机，拉伸速度为1 mm/min。其测试结果如下表所示：
Figure 895580DEST_PATH_IMAGE002
。
1、本发明的配方可使制备的稀土再生车用变形铝合金具备优异的性能：稀土元素镧、铈、钇有效的细化合金组织，促使合金中第二相均匀分布，阻碍晶粒长大弱化了基面织构，使得合金同时具有较高强度(364 MPa)和高塑(14 ％)，且对富Fe相进行了有效的细化，降低了合金热裂倾向；Cu的含量及其存在形式的控制对合金强度硬度也有较大贡献，Mn、Cr的加入可改善Cu带来的耐蚀性差的缺点，且对富Fe相的改善也发挥了极大作用。
2、本发明的配方制备原料成本低廉：该配方降低了稀土元素的含量，同时使用储量丰富、价格低廉的轻稀土元素，能够大大减低生产成本。
3、本发明的制备方法制备的稀土再生车用变形铝合金具有均匀分布的第二相和均匀细小的显微组织，能够有效改善铝合金的力学性能，具有良好的挤压加工性。
4、本发明的制备方法简单可靠，易于推广，该制备方法采用铸造成型及挤压成型工艺，能够适应不同场合的制备要求，有利于产业化应用简化合金种类，减低技术难度与生产成本。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）对车用6000系废铝进行清洗、焙烧清除污染物、水分，用感应电炉加热熔炼，熔炼温度控制在770-800 ℃充分熔化，再在745~755 ℃进行保温；
（2）待步骤（1）熔化的再生铝合金熔体降温到730 ℃，再根据合金成分按照质量百分比，向其中加入纯铝、Al-30Si、Al-10Mg、Al-30Mn、Al-30Cr、Al-RE中间合金进行成分调整；其中RE为La、Ce、Y的混合稀土；熔化后进行扒渣，在725~735 ℃静置保温30 min后得到成分调整的再生变形铝合金；
（3）将铝液通过过滤网引入另一熔炼炉，向熔体中通入氩气精炼，当氢含量达到0.15mL/100g熔体以下时，在705~715 ℃，保温10 min，然后浇铸获得铝合金铸锭；
（4）将步骤（3）中铝合金铸锭进行均匀化处理、车削、挤压处理、在线淬火及固溶时效处理制得铝合金成品；
步骤（2）所述的合金成分，按制备的再生变形铝合金的质量百分数组分计：Si：0.4～0.8 wt.％，Mg：0.8～1.2 wt.％，Ti≤0.15 wt.％，Mn≤0.3 wt.％，Cr≤0.3wt.％，RE：0.15～0.7 wt.%，其中杂质控制在：Cu：0.15～0.6wt.％，Fe≤1 wt.%，Zn≤0.2 wt.％，余量为Al；其中，所述RE为La、Ce、Y的混合稀土。
2.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是合金成分，按制备的再生变形铝合金的质量百分数组分计：：Si：0.4～0.8 wt.％，Mg：0.8～1.2wt.％，Ti≤0.15 wt.％，Mn≤0.3 wt.％，Cr≤0.3 wt.％，RE：0.15～0.7 wt.%，其中杂质控制在：Cu：0.15～0.4 wt.％，Fe≤1 wt.%，Zn≤0.2 wt.％，余量为Al；其中，所述RE为La、Ce和Y的混合稀土。
3.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（1）中所述焙烧温度为480 ℃。
4.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（3）中所述氩气压强为0.12~0.2 Mpa。
5.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（4）中所述均匀化处理温度为530~550 ℃，保温3 h，车削表面粗糙度＜Ra12.5。
6.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（4）中所述挤压处理包括铸锭加热到温度500~515 ℃，挤压筒加热到温度440~450 ℃，挤压速度为2.0~3.0 mm/s，挤压比为10~100:1。
7.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（4）中所述淬火入水温度＞480 ℃，且冷却速率＞650 ℃/min。
8.根据权利要求1所述的一种废杂铝合金制备再生变形铝合金的方法，其特征是步骤（4）中所述固溶时效处理工艺为在箱式炉中经550 ℃中保温5 h后进行固溶处理，出炉水冷，再经190 ℃保温8 h后出炉空冷。
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