CN115233021A - 一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金，包括以下步骤：制备预定规格的铝合金细屑；制备预定规格的铝合金粉末；制备铝合金饼，其中，制备所述铝合金饼的步骤包括：将所述铝合金粉末和所述铝合金细屑预定比例混合均匀后并冷压形成铝合金饼；将所述铝合金饼制备成铝合金锭；对所述铝合金锭进行均质化处理；以及对经均质化处理后的所述铝合金锭进行热挤压形成型材。发明的一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金，通过添加铝合金粉末作为低熔点粘合相来增加铝合金界面粘合度和填充铝合金细屑间隙，能够制备出低孔隙率高强度的铝合金，且该铝合金能够达到熔炼挤压铝合金同等力学性能。

Description

一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，特别涉及一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金。
背景技术
铝合金由于具有较高的比强度，良好的延展性、导电性、导热性及耐腐蚀性等优点，广泛应用干航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中，是继钢铁之后使用量最大的金属材料，对国民经济发展有很大的支撑作用。原生铝合金的冶炼生产工艺过程消耗大量的能量。因此如何高效、合理的使利用有限的铝合金资源，成为人们长期以来非常关注的一个课题。
在用铝合金生产各类产品的过程中会产生大量的车削废屑，如果将这些车削废屑回收再利用，不仅会大大节约资源和能源，而且会显著减少环境污染，同时还可以降低铝合金制品的生产成本，具有非常显著的社会效益和经济效益。现有技术中，工业界现在的普遍做法是把铝合金碎屑作为炉料加入到原材料金属中进行重熔生成铝合金液体，然后通过以上所述的液态成型工艺铸造成零部件毛坯，或铸造成铸锭，再经过轧制，挤压或锻造生成板材，型材或零部件毛坯。这种方法虽然很好地再利用了铝合金碎屑，但是熔化破坏了材料原有的良好的显微组织，这样制备出的铝合金空隙率较高。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种再生铝合金的制备方法，以解决现有技术利用铝合金屑再生铝合金时制备出的铝合金空隙率较高的技术问题。
本发明提供一种再生铝合金的制备方法，包括以下步骤：制备预定规格的铝合金细屑；制备预定规格的铝合金粉末；制备铝合金饼，其中，制备所述铝合金饼的步骤包括：将所述铝合金粉末和所述铝合金细屑预定比例混合均匀后并冷压形成铝合金饼；将所述铝合金饼制备成铝合金锭；对所述铝合金锭进行均质化处理；以及对经均质化处理后的所述铝合金锭进行热挤压形成型材。
优选的，所述制备铝合金细屑的步骤包括：将变形铝合金屑放入第一破碎机或者第一粉碎机破碎；通过强磁筛选系统去除经粉碎后的所述变形铝合金屑中的铁质杂质；通过烘烤系统对经除去杂质后的所述变形铝合金屑进行烘干，其中所述烘烤系统的烘烤温度为300-400℃，烘烤时间为5-15分钟；通过振动筛选系统对经烘烤后的所述变形铝合金屑进行过滤，得到尺寸小于10mm的铝合金细屑。
优选的，所述制备铝合金粉末的步骤包括：将铸造铝合金屑放入第二破碎机或者第二粉碎机破碎生成尺寸小于1mm的所述铝合金粉末。
优选的，所述将所述铝合金饼制备成铝合金锭的步骤包括：将所述铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压生成所述铝合金锭。
优选的，在所述模具内对所述铝合金饼热压的加热温度为400-500℃，压力为200-300巴，真空度为1-10Pa，抽真空时间为5-10分钟。
优选的，所述对所述铝合金锭进行均质化处理的步骤包括：对所述铝合金锭继续加热，加热温度为450-550℃，并保温6-10小时。
优选的，所述对经均质化处理的所述铝合金锭进行热挤压形成型材的步骤包括：将所述铝合金锭感应加热到400-450℃，并在挤压比为1:200-1:500，挤压速度为2-4mm/秒的条件下进行热挤压，形成型材。
优选的，所述再生铝合金的制备方法还包括以下步骤：所述型材经水雾冷却后矫直切割成成品，所述成品在150-200℃的条件下保温8-16小时后空冷。
优选的，所述所述所述铝合金粉末和所述铝合金细屑的预定比例为1：6-1： 10。
本发明还提供一种上述的再生铝合金的制备方法制备的铝合金，所述铝合金硬度为80-120HV1，屈服强度为180-280兆帕，抗拉强度为200-300兆帕，伸长率为8％-15％。
本发明提供的一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金，利用磁选、振动筛选清除铝合金细屑中的铁屑和非金属颗粒，用高温烘烤设备去除铝合金细屑中的切屑液和油污残留，通过添加铸造铝合金粉末作为低熔点粘合相来增加铝合金细屑界面粘合度和填充铝合金细屑间隙，能够制备出低孔隙率高强度的铝合金，且该铝合金能够达到熔炼挤压铝合金同等力学性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图；
图2为本发明另一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图；
图3为本发明另一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为实施上述目的，本发明提供一种再生铝合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
a：制备预定规格的铝合金细屑，其中，铝合金细屑尺寸小于10mm。
该步骤具体包括：将变形铝合金屑放入第一破碎机或者第一粉碎机破碎，在通过强磁筛选系统去除经粉碎后的变形铝合金屑中的铁质杂质，然后利用烘烤系统对经除去铁杂质的变形铝合金屑进行烘干，去除变形铝合金屑表面残留的切削液和水分，烘烤系统的烘烤温度为300-400℃，烘烤时间为5-15分钟，最后通过振动筛选系统对变形铝合金屑进行过滤，得到尺寸小于10mm的铝合金细屑。可以理解，在其他实施例中，也可以直接选用尺寸小于10mm的变形铝合金屑作为基础原料，然后经过上述的强磁筛选系统、烘烤系统以及振动筛选系统得到预定规格的铝合金细屑。
b：制备预定规格的铝合金粉末，其中，铝合金粉末的尺寸小于1mm。该步骤具体包括：将铸造铝合金屑放入第二破碎机或者第二粉碎机破碎生成尺寸小于1mm的铝合金粉末。当然，在其他实施例中，也可以通过将铝合金屑放入破碎机或粉碎机内破碎生成铝合金粉末，然后通过强磁筛选系统、烘烤系统以及振动筛选系统得到尺寸小于1mm的铝合金粉末，该步骤利用强磁筛选系统、烘烤系统以及振动筛选系统的目的和原理与步骤a中的相同，在此不再赘述。优选的，该铝合金粉末的形状为球形。
c：制备铝合金饼。该步骤具体包括，将铝合金粉末和铝合金细屑按照预定比例混合均匀后放入制饼机内冷压形成铝合金饼，该预定比例的范围为1：6-1： 10。
d：将铝合金饼制备成铝合金锭。在本实施例中，具体采用热压的方式将铝合金饼热压形成铝合金锭，具体地，将铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压生成铝合金锭，其中，在模具内对铝合金饼热压的加热温度为 400-500℃，压力为200-300巴，真空度为1-10Pa，抽真空时间为5-10分钟。可以理解，在真空环境下对铝合金饼进行热压，可以防止铝合金饼的表面氧化。
e：对铝合金锭进行均质化处理。该步骤的具体内容为，在电加热或者燃气加热热处理炉内对铝合金锭继续加热，加热温度为450-550℃，并保温6-10小时，进行高温扩散。可以理解，经高温扩散后的铝合金锭利用余热可以去除表面氧化皮。
f：对经均质化处理后的铝合金锭进行热挤压。其中，该步骤具体包括：在铝合金挤压机内，将经高温扩散后的铝合金锭感应加热到400-450℃，并在挤压比为1:200-1:500，挤压速度为2-4mm/秒的条件下进行热挤压，形成型材。
在其他实施，本发明的一种再生铝合金的制备方法还包括以下步骤：
g：型材经水雾冷却后矫直切割成成品，成品在150-200℃的条件下保温 8-16小时后空冷。
需要说明的是，上述过程中所涉及设备及系统均为现有技术，在此不再赘述。
本发明还涉及一种利用上述的再生铝合金的制备方法制备的铝合金，所述铝合金硬度为80-120HV1，屈服强度为180-280兆帕，抗拉强度为200-300兆帕，伸长率为8％-15％。
实施例一
具体地，请参照图1，图1本发明一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图，在该实施例中，本发明的一种再生铝合金的制备方法具体包括：
将精选变形铝合金屑投入强磁筛选系统去除铁质杂质，然后进入烘烤线烘烤，温度为380℃，在线烘烤时间为8分钟，最后通过振动筛选收集到尺寸小于8mm的铝合金细屑；
将铸造铝合金屑放入破碎机或者粉碎机破碎生成尺寸小于0.5mm的铝合金粉末，并将铝合金粉末和铝合金细屑按照1:6的比例混合均匀后经制饼机冷压成铝合金饼；
将铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压形成铝合金锭，其中，模具的加热温度为450℃，压力为220巴，真空度为2Pa，抽空时间为5-10 分钟；
将铝合金锭再加热到500℃进行均质化处理，并保温10小时，以进行高温扩散；
在经高温扩散的铝合金锭利用余温去除氧化皮后，将铝合金锭感应加热到450℃进行挤压，挤压比为1:480，挤压速度为2毫米/秒，以形成厚度为3mm，宽度为80mm的型材，型材经水雾冷却后矫直切割成成品，成品在175℃的条件下保温9小时时效处理后空冷。
在本实施例中，利用本发明的方法制备的铝合金的力学性能测试结果详见表1，表1统计了该实施例中5个铝合金样品的力学性能测试结果。
表1为实施例1中制备的铝合金的力学性能
一 屈服强度(兆帕) 抗拉强度(兆帕) 伸长率(％) 硬度(HV1)
1 186.2 210.7 13.2 80.27
2 194.6 218.3 12.6 88.47
3 189.6 213.7 11.4 86.64
4 200.2 209.2 13.1 81.50
5 201.3 218.2 12.0 85.50
平均值 194.38 214.02 12.46 84.48
由图1可知，本发明的方法制备的铝合金具有低孔隙率的优点，由表1可知，本发明的方法制备的铝合金能够达到熔炼铝合金同等力学性能。
实施例二
具体地，请参照图2，图2本发明另一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图，在该实施例中，本发明的一种再生铝合金的制备方法具体包括：
将精选变形铝合金屑投入强磁筛选系统去除铁质杂质，然后进入烘烤线烘烤，温度为350℃，在线烘烤时间为10分钟，最后通过振动筛选收集到尺寸小于5mm的铝合金细屑；
将铸造铝合金屑放入破碎机或者粉碎机破碎生成尺寸小于0.7mm的铝合金粉末，并将铝合金粉末和铝合金细屑按照1:8的比例混合均匀后经制饼机冷压成铝合金饼；
将铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压形成铝合金锭，其中，模具的加热温度为500℃，压力为270巴，真空度为9Pa，抽空时间为10 分钟；
将铝合金锭再加热到446℃进行均质化处理，并保温10小时，以进行高温扩散；
在经高温扩散的铝合金锭利用余温去除氧化皮后，将铝合金锭感应加热到 441℃进行挤压，挤压比为1:400，挤压速度为2.3毫米/秒，以形成厚度为7mm，宽度为81mm的型材，型材经水雾冷却后矫直切割成成品，成品在172℃的条件下保温10小时时效处理后空冷。
在本实施例中，利用本发明的方法制备的铝合金的力学性能测试结果详见表2，表2统计了该实施例中5个铝合金样品的力学性能测试结果。
表2为实施例2中制备的铝合金的力学性能
一 屈服强度(兆帕) 抗拉强度(兆帕) 伸长率(％) 硬度(HV1)
1 276.3 286.8 10.4 106.1
2 254.9 272.4 12.6 105.2
3 232.7 249.3 13.4 102.7
4 211.2 232.7 15.8 98.3
5 262.5 281.6 13.0 105.0
平均值 247.52 264.56 13.04 103.46
由图2可知，本发明的方法制备的铝合金具有低孔隙率的优点，由表2可知，本发明的方法制备的铝合金能够达到熔炼铝合金同等力学性能。
实施例三
具体地，请参照图3，图3本发明另一实施例的再生铝合金的制备方法获得的铝合金的纵向微观组织图，在该实施例中，本发明的一种再生铝合金的制备方法具体包括：
将精选变形铝合金屑投入强磁筛选系统去除铁质杂质，然后进入烘烤线烘烤，温度为365℃，在线烘烤时间为8分钟，最后通过振动筛选收集到尺寸小于8mm的铝合金细屑；
将铸造铝合金屑放入破碎机或者粉碎机破碎生成尺寸小于0.9mm的铝合金粉末，并将铝合金粉末和铝合金细屑按照1:10的比例混合均匀后经制饼机冷压成铝合金饼；
将铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压形成铝合金锭，其中，模具的加热温度为520℃，压力为250巴，真空度为8Pa，抽空时间为12 分钟；
将铝合金锭再加热到420℃进行均质化处理，并保温9小时，以进行高温扩散；
在经高温扩散的铝合金锭利用余温去除氧化皮后，将铝合金锭感应加热到 443℃进行挤压，挤压比为1:400，挤压速度为2.1毫米/秒，以形成厚度为7、 1mm，宽度为80mm的型材，型材经水雾冷却后矫直切割成成品，成品在170° C的条件下保温9.5小时时效处理后空冷。
在本实施例中，利用本发明的方法制备的铝合金的力学性能测试结果详见表3，表3统计了该实施例中5个铝合金样品的力学性能测试结果。
表3为实施例3中制备的铝合金的力学性能
一 屈服强度(兆帕) 抗拉强度(兆帕) 伸长率(％) 硬度(HV1)
1 200.9 233.1 13.4 100.4
2 256.7 276.9 12.6 99.6
3 267.2 288.1 11.4 104.1
4 280.2 296.2 9.8 101.5
5 242.3 283.2 15.0 105.5
平均值 249.46 277.5 12.44 102.22
由图3可知，本发明的方法制备的铝合金具有低孔隙率的优点，由表3可知，本发明的方法制备的铝合金能够达到熔炼铝合金同等力学性能。
综上，本发明的一种再生铝合金的制备方法及制备的铝合金，利用磁选、振动筛选清除铁屑和非金属颗粒，用高温烘烤设备去除切屑液和油污残留，通过添加铸造铝合金粉末作为低熔点粘合相来增加铝合金细屑界面粘合度和填充铝合金细屑间隙，能够制备出低孔隙率高强度的铝合金，且该铝合金能够达到熔炼挤压铝合金同等力学性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种再生铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
制备预定规格的铝合金细屑；
制备预定规格的铝合金粉末；
制备铝合金饼，其中，制备所述铝合金饼的步骤包括：将所述铝合金粉末和所述铝合金细屑预定比例混合均匀后并冷压形成铝合金饼；
将所述铝合金饼制备成铝合金锭；
对所述铝合金锭进行均质化处理；以及
对经均质化处理后的所述铝合金锭进行热挤压形成型材。
2.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：所述制备铝合金细屑的步骤包括：
将变形铝合金屑放入第一破碎机或者第一粉碎机破碎；
通过强磁筛选系统去除经粉碎后的所述变形铝合金屑中的铁质杂质；
通过烘烤系统对经除去杂质后的所述变形铝合金屑进行烘干，其中所述烘烤系统的烘烤温度为300-400℃，烘烤时间为5-15分钟；以及
通过振动筛选系统对经烘烤后的所述变形铝合金屑进行过滤，得到尺寸小于10mm的铝合金细屑。
3.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：所述制备铝合金粉末的步骤包括：将铸造铝合金屑放入第二破碎机或者第二粉碎机破碎生成尺寸小于1mm的所述铝合金粉末。
4.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：将所述铝合金饼制备成铝合金锭的步骤包括：将所述铝合金饼放入配备有加热装置和真空泵的模具内热压生成所述铝合金锭。
5.根据权利要求4所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：在所述模具内对所述铝合金饼热压的加热温度为400-500℃，压力为200-300巴，真空度为1-10Pa，抽真空时间为5-10分钟。
6.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：对所述铝合金锭进行均质化处理的步骤包括：对所述铝合金锭继续加热，加热温度为450-550℃，并保温6-10小时。
7.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：所述对经均质化处理的所述铝合金锭进行热挤压形成型材的步骤包括：将所述铝合金锭感应加热到400-450℃，并在挤压比为1:200-1:500，挤压速度为2-4mm/秒的条件下进行热挤压，形成型材。
8.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：所述再生铝合金的制备方法还包括以下步骤：所述型材经水雾冷却后矫直切割成成品，所述成品在150-200℃的条件下保温8-16小时后空冷。
9.根据权利要求1所述的再生铝合金的制备方法，其特征在于：所述铝合金粉末和所述铝合金细屑的预定比例为1：6-1：10。
10.一种利用权利要求1-9任意一项所述的再生铝合金的制备方法制备的铝合金，其特征在于：所述铝合金硬度为80-120HV1，屈服强度为180-280兆帕，抗拉强度为200-300兆帕，伸长率为8％-15％。
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