CN115287486B - 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法 - Google Patents

一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115287486B
CN115287486B CN202211006862.6A CN202211006862A CN115287486B CN 115287486 B CN115287486 B CN 115287486B CN 202211006862 A CN202211006862 A CN 202211006862A CN 115287486 B CN115287486 B CN 115287486B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
scraps
aluminum alloy
extrusion
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211006862.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115287486A (zh
Inventor
党卫东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riming Computer Accessories Shanghai Co ltd
Original Assignee
Riming Computer Accessories Shanghai Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Riming Computer Accessories Shanghai Co ltd filed Critical Riming Computer Accessories Shanghai Co ltd
Priority to CN202211006862.6A priority Critical patent/CN115287486B/zh
Publication of CN115287486A publication Critical patent/CN115287486A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115287486B publication Critical patent/CN115287486B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408Light metal alloys
    • C22C1/0416Aluminium-based alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14Treatment of metallic powder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/14Treatment of metallic powder
    • B22F1/142Thermal or thermo-mechanical treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02Compacting only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/001Dry processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • B22F2003/208Warm or hot extruding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F2009/001Making metallic powder or suspensions thereof from scrap particles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,分别制备铝屑和铝粉并混合均匀,将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相,通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化,而作为主要成分的铝屑不熔化。同时,在热压形成的剪切力作用下,铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面,并填充在未熔化的铝屑间隙,进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金,且硬度为80‑120HV1,屈服强度为180‑280MPa,抗拉强度为200‑300MPa,延伸率为10‑20%,能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能。

Description

一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法
技术领域
本发明涉及金属新工艺制造领域,具体涉及铝合金再生回收技术领域,尤其涉及一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法。
背景技术
铝合金废料回收传统工艺为压制成铝饼然后重新熔炼,最后再通过挤压、轧制成型材,或者通过铸造方法制成最终零件。但是,由于熔炼温度高,铝合金废料氧化除渣损耗大,导致铝合金回收率低,能耗大,污染物排放多。传统工艺铝合金废料一次回收率约40%,影响回收率的主要因素有:(1)铝合金废料分拣难度高,精炼除杂质金属困难,往往采用降低等级或者用纯铝稀释的方法熔炼目标合金;(2)熔炼过程高温烧损,除渣,铸锭去除头尾与氧化皮等;(3)铝合金成型过程的工艺损耗;(4)铝合金冶炼工艺需要消耗大量的电能或者天然气,每吨铝液熔化需要消耗电量约为62kW,同时产生粉尘,金属蒸汽,废水等污染物。
从1945年美国人M.Stern提出铝屑固态回收概念并申请专利起,铝合金固态回收利用技术一直有人在研究,但并未形成规模产业化。固态回收技术是将筛选清洗后的铝屑通过固态加工方式聚合在一起,形成致密无缺陷的板材或者零件,由于没有熔化过程,固态回收节能且环保。在消费电子行业,零部件特征复杂,精度要求高,大部分零件是通过切削加工完成,以满足高精度装配要求,约有60-80%体积的原料被加工成铝屑需要回收。我国是全球消费电子行业制造中心和铝材消费大国,通过固态回收能提高铝合金再循环比例,降低能源消耗,对碳减排具有重要意义。
CN201410561656.0公开了一种固态再生铝合金及其制备方法。固态再生铝合金的抗拉强度为160~280MPa,屈服强度为70~120MPa,延伸率为15%~30%,其制备方法为:将铝合金屑放入破碎机内破碎细粒或细屑;取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内,然后通过模压将其压制成预制块;将压制好的预制块放入感应线圈内进行感应加热;将加热好的预制块放入模具内进行热挤压,即可制备出具有各种横截面形状和尺寸的铝合金型材。
CN201910486783.1公开了一种新型铝合金固态成型方法:将铝合金碎屑放入破碎机内破碎成为细屑或者细粒状;将铝合金碎屑或细粒放入钢制模具内,将装填好细屑或细粒的模具放于压机之上,将铝合金细屑压制成圆柱形的预压块;将预压块放置于感应线圈内感应加热并保温;将保温后的预压块放置于挤压锻模具中,利用压力进行热挤压锻成型,得到所需的形状的铝合金零部件毛坯。零部件毛坯的铝合金的抗拉强度为130-180MPa,屈服强度为50-90MPa,延伸率为15%-25%。
然而,铝合金固态回收技术仍然存在以下难点:(1)铝屑切削过程混杂的铁屑、非金属等固态杂质去除困难;(2)切屑液、油污等有机物清洗不干净;(3)铝屑热压制备致密铝锭设备和工艺仍不成熟,挤压后铝材内部存在孔洞和气孔。因此,仍需要开发固态回收方法制备高性能铝合金的新方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,分别制备铝屑和铝粉并混合均匀,依次进行冷压、热压、均质化处理、挤压、冷却与时效处理,得到混合铝屑固态再生变形铝合金。本发明所述制备方法将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相,通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化,而作为主要成分的铝屑不熔化。同时,在热压形成的剪切力作用下,铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面,并填充在未熔化的铝屑间隙,进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金,且硬度为80-120HV1,屈服强度为180-280MPa,抗拉强度为200-300MPa,延伸率为10-20%,能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明的目的在于提供一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,所述制备方法包括:分别制备铝屑和铝粉并混合均匀,依次进行冷压、热压、均质化处理、挤压、冷却与时效处理,得到混合铝屑固态再生变形铝合金;
其中,所述铝粉的制备方法包括:将硅含量为6-12wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎。
本发明所述制备方法将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相,通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化,而作为主要成分的铝屑不熔化。同时,在热压形成的剪切力作用下,铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面,并填充在未熔化的铝屑间隙,进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金,且硬度为80-120HV1,屈服强度为180-280MPa,抗拉强度为200-300MPa,延伸率为10-20%,能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能。
值得说明的是,本发明所述铝粉的制备方法中限定的硅含量为6-12wt%的铸造铝合金属于市购产品,属于本领域技术人员熟知的纯度较高的铸造铝合金产品,根据硅含量不同,开始熔化温度为580-610℃,在热压过程中控制热压的温度为450-550℃,通过热压的温度与热压的剪切力的叠加作用下,可以将所述铝粉进行有效地熔化,进而起到粘合剂、熔合剂和补缩相的作用。
值得说明的是,本发明所述铝粉的制备方法中限定铸造铝合金的硅含量为6-12wt%,例如6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%、11wt%或12wt%等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述铝屑的制备方法包括:将回收型挤压铝合金和/或回收型铸造铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑。
值得说明的是,本发明所述回收型挤压铝合金为采用现有技术已知的铝屑固态回收得到的铝合金,本发明所述回收型铸造铝合金为采用现有技术已知的基于重新熔炼回收得到的铝合金,因此,本领域技术人员熟知本申请所述回收型挤压铝合金和/或回收型铸造铝合金的纯度较低,对应的铝屑的熔点较本发明所述铝粉的熔点要高。
优选地,所述铝屑的厚度为0.05-0.5mm,例如0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm等,长度为1-5mm,例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述烘烤的温度为300-400℃,例如300℃、310℃、330℃、350℃、360℃、380℃或400℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述烘烤的时间为5-15min,例如5min、7min、9min、10min、12min、13min、14min或15min等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是,本发明所述铝屑的制备方法先通过强磁筛选系统进行磁选,去除铝屑中的铁质杂质,然后通过烘烤将铁屑表面残留的切削液和水分烘干去除,最后通过振动筛选系统将受热收缩后的高分子颗粒过滤掉;而且,本发明采用依次进行的磁选、烘烤与振动筛选得到铝屑,不仅可以清除铁屑、有机碎屑和可挥发性有机物,而且对作为原料的机加工铝屑没有尺寸要求。
作为本发明优选的技术方案,所述铝粉的平均粒径为0.1-0.3mm,例如0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm或0.3mm等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是,本发明所述铝粉是依次经过粉碎、筛分得到的,大部分为近球形铝粉。
作为本发明优选的技术方案,将所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为(6-10):1混合均匀,例如6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1或10:1等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是,本发明所述制备方法控制所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为(6-10):1,与所述铝屑的尺寸大小具有密切关系。若所述铝屑的尺寸较大,会导致冷压后得到的铝饼的内部空隙越大,需要加入更多的铝粉来填补内部空隙;若所述铝屑的尺寸较小,则可以减小冷压后得到的铝饼的内部空隙,进而减小铝粉的用量。但是,经过发明人多次实验验证,所述铝粉的最低添加量为所述铝屑质量的1/10,才能有效地发挥粘合剂、熔合剂和补缩相的作用。
优选地,所述冷压采用铝屑压饼机进行,得到铝饼。
作为本发明优选的技术方案,所述热压在配备加热装置和真空泵的模具内进行,得到铝锭。
优选地,所述热压的温度为450-550℃,例如450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述热压的压力为200-300bar,例如200bar、220bar、240bar、250bar、260bar、280bar或300bar等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述热压的真空度为1-10Pa,例如1Pa、3Pa、5Pa、7Pa、9Pa或10Pa等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述热压的抽真空时间为5-10min,例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述均质化处理的温度为500-580℃,例如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃或580℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述均质化处理的保温时间为6-10h,例如6h、7h、8h、9h或10h等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是,本发明所述制备方法通过均质化处理进行高温扩散,有效保证铝屑固态再生变形铝合金的均匀致密、孔隙率低、强度高的特性。
作为本发明优选的技术方案,所述挤压采用感应加热方式进行加热。
优选地,所述挤压的温度为400-450℃,例如400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述挤压的挤压比为1:(200-500),例如1:200、1:250、1:300、1:350、1:400、1:450或1:500等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述挤压的挤压速度为2-4mm/s,例如2mm/s、2.5mm/s、3mm/s、3.5mm/s或4mm/s等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述冷却采用水雾冷却方式进行。
作为本发明优选的技术方案,所述时效处理的温度为150-200℃,例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述时效处理的保温时间为8-16h,例如8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h或16h等,但并不仅限于所列举的数值,上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
值得说明的是,本发明所述制备方法通过时效处理可以有效提高所得铝屑固态再生变形铝合金的强度和硬度。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备铝屑和铝粉:将回收型挤压铝合金和/或回收型铸造铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑;控制所述铝屑的厚度为0.05-0.5mm,长度为1-5mm;控制所述烘烤的温度为300-400℃,时间为5-15min;将硅含量为6-12wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎,得到平均粒径为0.1-0.3mm的所述铝粉;
(2)冷压:将步骤(1)所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为(6-10):1混合均匀,采用铝屑压饼机进行冷压,得到铝饼;
(3)热压:将步骤(2)所述铝饼放入配备加热装置和真空泵的模具内进行热压,控制所述热压的温度为450-550℃,压力为200-300bar,真空度为1-10Pa,抽真空时间为5-10min,得到铝锭;
(4)均质化处理:将步骤(3)所述铝锭加热至500-580℃并保温6-10h进行均质化处理;
(5)挤压:将步骤(4)得到的铝料利用余热去除表面氧化皮,采用感应加热方式加热至400-450℃进行挤压,控制挤压比为1:(200-500),挤压速度为2-4mm/s;
(6)冷却:将步骤(5)得到的铝料采用水雾冷却方式进行冷却,后矫直切割至目标尺寸;
(7)时效处理:将步骤(6)得到的铝料在150-200℃下保温8-16h进行时效处理,经空冷得到混合铝屑固态再生变形铝合金。
与现有技术方案相比,本发明至少具有以下有益效果:
(1)本发明所述制备方法将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相,通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化,而作为主要成分的铝屑不熔化。同时,在热压形成的剪切力作用下,铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面,并填充在未熔化的铝屑间隙,进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金;
(2)本发明所述制备方法得到的混合铝屑固态再生变形铝合金硬度为80-120HV1,屈服强度为180-280MPa,抗拉强度为200-300MPa,延伸率为10-20%,能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能;
(3)本发明所述制备方法利用铝粉低熔点的特性实现铝屑的低温熔合,相比传统熔炼工艺的回收率提高约40%,能耗减少25-30%,而且制备所得混合铝屑固态再生变形铝合金的力学性能可以达到一次熔炼铝合金的标准,并实现批量应用。
附图说明
图1是实施例1所得混合铝屑固态再生变形铝合金的实物图;
图2是实施例1所得混合铝屑固态再生变形铝合金进行微观组织扫描的金相照片;
图3是实施例2所得混合铝屑固态再生变形铝合金的实物图;
图4是实施例2所得混合铝屑固态再生变形铝合金进行微观组织扫描的金相照片;
图5是实施例3所得混合铝屑固态再生变形铝合金进行微观组织扫描的金相照片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
本实施例提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备铝屑和铝粉:将回收型挤压铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑;所述振动筛选后铝屑的厚度为0.1-0.5mm,长度为1-3mm;控制所述烘烤的温度为380℃,时间为8min;将硅含量为10wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎,得到平均粒径为0.2mm的所述铝粉;
(2)冷压:将步骤(1)所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为6:1混合均匀,采用铝屑压饼机进行冷压,得到铝饼;
(3)热压:将步骤(2)所述铝饼放入配备加热装置和真空泵的模具内进行热压,控制所述热压的温度为450℃,压力为250bar,真空度为3Pa,抽真空时间为7min,得到铝锭;
(4)均质化处理:将步骤(3)所述铝锭加热至500℃并保温10h进行均质化处理;
(5)挤压:将步骤(4)得到的铝料利用余热去除表面氧化皮,采用感应加热方式加热至450℃进行挤压,控制挤压比为1:480,挤压速度为2mm/s;
(6)冷却:将步骤(5)得到的铝料采用水雾冷却方式进行冷却,后矫直切割至目标尺寸;
(7)时效处理:将步骤(6)得到的铝料在175℃下保温9h进行时效处理,经空冷得到混合铝屑固态再生变形铝合金。
实施例1所得混合铝屑固态再生变形铝合金的实物图如图1所示,进一步对其进行微观组织扫描,得到如图2所示的金相照片,可以看出微观组织均匀致密,最大晶粒尺寸小于50μm,铝屑熔合界面形成极细小的晶粒组织。
将实施例所得铝屑固态再生变形铝合金分别进行屈服强度、抗拉强度、延伸率以及硬度的表征,其中屈服强度采用规定塑形延伸强度Rp0.2进行表征;每项表征平行进行5次,以5次的平均值作为最终性能结果,具体见表1。
表1
Figure BDA0003809399570000101
Figure BDA0003809399570000111
实施例2
本实施例提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备铝屑和铝粉:将回收型铸造铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑;所述振动筛选后铝屑的厚度为0.3-0.5mm,长度为1-5mm;控制所述烘烤的温度为350℃,时间为10min;将硅含量为12wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎,得到平均粒径为0.1mm的所述铝粉;
(2)冷压:将步骤(1)所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为8:1混合均匀,采用铝屑压饼机进行冷压,得到铝饼;
(3)热压:将步骤(2)所述铝饼放入配备加热装置和真空泵的模具内进行热压,控制所述热压的温度为500℃,压力为270bar,真空度为9Pa,抽真空时间为10min,得到铝锭;
(4)均质化处理:将步骤(3)所述铝锭加热至550℃并保温10h进行均质化处理;
(5)挤压:将步骤(4)得到的铝料利用余热去除表面氧化皮,采用感应加热方式加热至441℃挤压成圆环,控制挤压比为1:200,挤压速度为5mm/s;
(6)冷却:将步骤(5)得到的铝料采用水雾冷却方式进行冷却,后矫直切割至目标尺寸,壁厚2.3mm,外圆直径16mm;
(7)时效处理:将步骤(6)得到的铝料在172℃下保温10h进行时效处理,经空冷得到混合铝屑固态再生变形铝合金。
实施例2所得混合铝屑固态再生变形铝合金的实物图如图3所示,进一步对其进行微观组织扫描,得到如图4所示的金相照片,可以看出微观组织致密无缺陷,析出物均匀分布。
将实施例所得铝屑固态再生变形铝合金分别进行屈服强度、抗拉强度、延伸率以及硬度的表征,其中屈服强度采用规定塑形延伸强度Rp0.2进行表征;每项表征平行进行5次,以5次的平均值作为最终性能结果,具体见表2。
表2
Figure BDA0003809399570000121
实施例3
本实施例提供了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备铝屑和铝粉:将回收型挤压铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑;控制所述铝屑的厚度为0.3-0.5mm,长度为3-5mm;控制所述烘烤的温度为365℃,时间为8min;将硅含量为6wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎,得到平均粒径为0.3mm的所述铝粉;
(2)冷压:将步骤(1)所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为10:1混合均匀,采用铝屑压饼机进行冷压,得到铝饼;
(3)热压:将步骤(2)所述铝饼放入配备加热装置和真空泵的模具内进行热压,控制所述热压的温度为500℃,压力为250bar,真空度为8Pa,抽真空时间为10min,得到铝锭;
(4)均质化处理:将步骤(3)所述铝锭加热至560℃并保温9h进行均质化处理;
(5)挤压:将步骤(4)得到的铝料利用余热去除表面氧化皮,采用感应加热方式加热至443℃进行挤压,控制挤压比为1:400,挤压速度为2.1mm/s;
(6)冷却:将步骤(5)得到的铝料采用水雾冷却方式进行冷却,后矫直切割至目标尺寸为厚度7.1mm且宽度80mm的铝合金板材;
(7)时效处理:将步骤(6)得到的铝料在170℃下保温9.5h进行时效处理,经空冷得到混合铝屑固态再生变形铝合金。
将实施例3所得铝屑固态再生变形铝合金进行微观组织扫描,得到如图5所示的金相照片,晶粒在挤压方向伸长,致密无缺陷。
将实施例所得铝屑固态再生变形铝合金分别进行屈服强度、抗拉强度、延伸率以及硬度的表征,其中屈服强度采用规定塑形延伸强度Rp0.2进行表征;每项表征平行进行5次,以5次的平均值作为最终性能结果,具体见表3。
表3
Figure BDA0003809399570000131
Figure BDA0003809399570000141
综上所述,本发明所述制备方法将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相,通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化,而作为主要成分的铝屑不熔化。同时,在热压形成的剪切力作用下,铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面,并填充在未熔化的铝屑间隙,进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金,且硬度为80-120HV1,屈服强度为180-280MPa,抗拉强度为200-300MPa,延伸率为10-20%,能够达到熔炼铝合金挤压型材同等力学性能。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征,但本发明并不局限于上述详细结构特征,即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:分别制备铝屑和铝粉并按照质量比例为(6-10):1混合均匀,依次进行冷压、热压、均质化处理、挤压、冷却与时效处理,所述热压的温度为450-550℃,压力为200-300bar,所述挤压的挤压比为1:(200-500),得到混合铝屑固态再生变形铝合金;
其中,所述铝粉的制备方法包括:将硅含量为6-12wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎;
所述铝屑的制备方法包括:将回收型挤压铝合金和/或回收型铸造铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铝屑的厚度为0.05-0.5mm,长度为1-5mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述烘烤的温度为300-400℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述烘烤的时间为5-15min。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述铝粉的平均粒径为0.1-0.3mm。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述冷压采用铝屑压饼机进行,得到铝饼。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述热压在配备加热装置和真空泵的模具内进行,得到铝锭。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述热压的真空度为1-10Pa。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述热压的抽真空时间为5-10min。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述均质化处理的温度为500-580℃。
11.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述均质化处理的保温时间为6-10h。
12.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述挤压采用感应加热方式进行加热。
13.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述挤压的温度为400-450℃。
14.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述挤压的挤压速度为2-4mm/s。
15.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述冷却采用水雾冷却方式进行。
16.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述时效处理的温度为150-200℃。
17.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述时效处理的保温时间为8-16h。
18.根据权利要求1-17任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)制备铝屑和铝粉:将回收型挤压铝合金和/或回收型铸造铝合金产生的机加工铝屑依次进行磁选、烘烤与振动筛选,得到所述铝屑;控制所述铝屑的厚度为0.05-0.5mm,长度为1-5mm;控制所述烘烤的温度为300-400℃,时间为5-15min;将硅含量为6-12wt%的铸造铝合金产生的机加工铝料进行粉碎,得到平均粒径为0.1-0.3mm的所述铝粉;
(2)冷压:将步骤(1)所述铝屑和所述铝粉按照质量比例为(6-10):1混合均匀,采用铝屑压饼机进行冷压,得到铝饼;
(3)热压:将步骤(2)所述铝饼放入配备加热装置和真空泵的模具内进行热压,控制所述热压的温度为450-550℃,压力为200-300bar,真空度为1-10Pa,抽真空时间为5-10min,得到铝锭;
(4)均质化处理:将步骤(3)所述铝锭加热至500-580℃并保温6-10h进行均质化处理;
(5)挤压:将步骤(4)得到的铝料利用余热去除表面氧化皮,采用感应加热方式加热至400-450℃进行挤压,控制挤压比为1:(200-500),挤压速度为2-4mm/s;
(6)冷却:将步骤(5)得到的铝料采用水雾冷却方式进行冷却,后矫直切割至目标尺寸;
(7)时效处理:将步骤(6)得到的铝料在150-200℃下保温8-16h进行时效处理,经空冷得到混合铝屑固态再生变形铝合金。
CN202211006862.6A 2022-08-22 2022-08-22 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法 Active CN115287486B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211006862.6A CN115287486B (zh) 2022-08-22 2022-08-22 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211006862.6A CN115287486B (zh) 2022-08-22 2022-08-22 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115287486A CN115287486A (zh) 2022-11-04
CN115287486B true CN115287486B (zh) 2023-05-26

Family

ID=83830568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211006862.6A Active CN115287486B (zh) 2022-08-22 2022-08-22 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115287486B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115652126B (zh) * 2022-11-14 2024-01-23 日铭电脑配件(上海)有限公司 一种铝基碳化硅复合材料及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1071286A (fr) * 1952-12-09 1954-08-30 Chromium Mining & Smelting Cor Perfectionnements relatifs aux procédés de récupération des métaux
CN102787287B (zh) * 2012-07-19 2014-05-07 华南理工大学 一种改善Mg-Zn-Y合金强度性能的固态处理方法
CN105525150B (zh) * 2014-10-21 2017-12-01 上海交通大学 一种固态再生铝合金及其制备方法
CN110153343A (zh) * 2019-06-05 2019-08-23 浙江蔚华汽车科技有限公司 一种新型铝合金固态成型方法
CN112126798B (zh) * 2020-08-19 2022-04-08 江苏理工学院 稀土镁合金固态回收再生方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115287486A (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2619813A1 (en) Production of fine grain micro-alloyed niobium sheet via ingot metallurgy
CN115287486B (zh) 一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法
CN107893164B (zh) 一种采用ta1屑状纯钛残料熔炼回收制备ta2纯钛的方法
CN113088752B (zh) 一种铍铜母合金的制备方法
CN113088753B (zh) 一种采用真空自耗电弧熔炼制备铍铜母合金的方法
CN106498202B (zh) 一种变形铝合金的废铝再生方法
CN104942292B (zh) 一种铝钛硼合金杆的制备方法
CN110629059B (zh) 一种异构高熵合金材料及其制备方法
CN1120245C (zh) 含有氧化物弥散强化铜的铬锆铜棒材生产工艺方法
AU2007268370B2 (en) Method for producing metal alloy and intermetallic products
CN105463276A (zh) 一种具有致密化表面的铝基粉末冶金零件的制备方法
CN114309603B (zh) 一种直接热挤压海绵钛颗粒制备纯钛的方法
CN114737077A (zh) 一种利用铝合金易拉罐固态再生铝合金的制备方法
JP2001515141A (ja) 合金およびこの合金からなる製品を製造する方法
WO2005087410A1 (ja) 合金粉体原料およびその製造方法
CN115652126B (zh) 一种铝基碳化硅复合材料及其制备方法
CN117845053A (zh) 批量化铝屑固相再生方法
CN1065284C (zh) 一种AlTiB中间合金的生产方法
CN102776391B (zh) 一种锌-铝-钛-硼中间合金的制备方法
US20040219050A1 (en) Superdeformable/high strength metal alloys
RU2041024C1 (ru) Способ изготовления длинномерных изделий из отходов алюминиевых сплавов
CN112899429B (zh) 一种球化剂及其制备方法
CN116121575A (zh) 一种固相再生制备含lpso结构的高强高韧镁合金的方法
CN116516188A (zh) 一种利用镁合金工业废屑制备建筑模板的方法
CN117758093A (zh) 一种铼板的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant