CN117305664A - 铝-硅合金中富铁相的痕量元素改性以适应高铁含量 - Google Patents

铝-硅合金中富铁相的痕量元素改性以适应高铁含量 Download PDF

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Abstract

本申请涉及铝‑硅合金中富铁相的痕量元素改性以适应高铁含量。提供了由具有高水平的回收铝废料的铝合金形成的用于交通工具的热处理的铸造铝合金部件和方法。所述合金可具有，按质量计：≥5%至≤11%的硅，≤0.5%的镁，≥0.2%至≤1.1%的铁，≤0.5%的铜，≤0.5%的锌，≤0.2%的钛，≤0.02%的铬，≤0.05%的锰，≤200ppm的锶；选自由以下组成的组的≥50ppm至≤500ppm的合金化元素：钡、镧、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱及其组合，以及余量的铝。所述热处理的铸造铝合金部件基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物，并且至少一个区域具有≥180MPa的屈服强度和≥7%的伸长率。

Description

铝-硅合金中富铁相的痕量元素改性以适应高铁含量
技术领域
本公开总体上涉及对铁杂质具有高耐受性的铸造铝合金部件，并且更具体地涉及包括具有相对高的铁含量的可回收铸造铝-硅合金部件的交通工具以及用于制造这种铸造铝合金部件的方法。
背景技术
本部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
本公开总体上涉及对铁杂质具有高耐受性的铸造铝合金部件，并且更具体地涉及包括具有相对高的铁含量的可回收铸造铝-硅合金部件的交通工具以及用于制造这种铸造铝合金部件的方法。
用于交通工具(例如汽车)应用的轻质金属部件通常由铝和/或镁合金制成。这种轻质金属可形成坚固且刚性的承载部件，同时具有良好的强度和延展性(例如伸长率)。高强度和延展性对于交通工具例如汽车特别重要。
为了节能、减少二氧化碳和其它污染物的产生以及可持续性，希望回收铝合金部件。然而，回收的用后(post-consumer)铝废料通常含有相对高水平的铁作为杂质。传统上，已经避免铝合金中高水平的铁，因为铁可以与硅和铝结合以形成富铁金属间化合物(intermetallics)，其倾向于在变形中充当裂纹引发剂，降低铝-硅铸件的断裂韧性、延展性和耐疲劳性。例如，为了生产交通工具中的转向节和道路车轮(road wheels)，将A356铝合金中的铁含量控制在小于0.15重量%。然而，为了满足铁小于0.15重量%的限制，仅可使用非常有限比例的回收铝废料。因此，希望能够提高铸造铝合金产品中的铁耐受性，从而可以加入另外的回收用后铝以增强这种产品的可持续性，同时不降低机械性能。
发明内容
本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。
本公开涉及热处理的铸造铝合金部件。例如，在一个变型中，本公开提供了一种由铝合金形成的用于交通工具的热处理的铸造铝合金部件。所述铝合金可以包含大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素(alloying element)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合，以及余量的铝(Al)。所述热处理的铸造铝合金部件基本上不含具有片(platelet)形状的小面化(faceted)含铁金属间化合物并且至少一个区域具有大于或等于约180MPa的屈服强度和大于或等于约7%的伸长率。
在一个方面中，所述铝合金包含大于或等于约70%的铝回收废料(recyclingscrap)。
在一个方面中，所述铝合金包含大于或等于约0.25质量%的铁(Fe)。
在一个方面中，所述铝合金包含大于或等于约0.4质量%的铁(Fe)。
在一个方面中，所述铝合金包含大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)以及大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
在一个方面中，所述铝合金包含：大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)以及大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
在一个方面中，所述热处理的铸造铝合金部件包含具有非小面化圆形形态(non-faceted rounded morphology)的含铁金属间化合物。
在一个方面中，所述热处理的铸造铝合金部件包含含铁金属间化合物，所述含铁金属间化合物包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)，并且在热处理之后，所述含铁金属间化合物被球化并且具有大于或等于约1微米至小于或等于约5微米的平均等量直径(averageequivalent diameter)。
在一个方面中，所述合金化元素选自：钡(Ba)、钐(Sm)、铕(Eu)、铒(Er)及其组合。
在一个方面中，所述热处理的铸造铝合金部件是汽车部件。
在一个方面中，所述屈服强度大于或等于约210MPa。
在一个方面中，所述热处理的铸造铝合金部件是选自以下各项组成的组的汽车部件：内燃机部件、阀、活塞、涡轮增压器部件、轮圈、车轮、副车架、转向节、控制臂、环及其组合。
本公开还涉及一种制造回收铝合金部件的方法，所述方法包括将包含大于或等于约70质量%的铝回收废料的铝合金前体熔化以形成熔融合金。所述铝合金前体具有包含以下的组成：大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)和余量的铝(Al)。所述方法还包括将中间合金(master alloy)引入所述熔融合金中。所述中间合金包含选自铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)及其组合的基质元素以及选自钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合的合金化元素。所述方法包括通过以小于或等于约20℃/秒的最大冷却速率固化所述熔融合金来铸造以形成铸态(as-cast)回收铝合金部件。所述方法还包括热处理所述铸态回收铝合金部件以基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物以及具有至少一个屈服强度大于或等于约180MPa和伸长率大于或等于约7%的区域。
在一个方面中，所述合金化元素以大于或等于约5质量%至小于或等于约30质量%存在于所述中间合金中。
在一个方面中，所述中间合金以大于或等于约0.01质量%至小于或等于约2.5质量%添加到所述熔融合金中。
在一个方面中，所述方法还包括：(i)在引入所述中间合金之前，熔融精制(meltrefining)所述熔融合金并脱气；(ii)在引入所述中间合金之后和铸造之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；或(i)和(ii)两者。
在一个方面中，所述热处理包括在大于或等于约500℃至小于或等于约550℃的温度将所述铸态回收铝合金部件回火大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在一个方面中，所述热处理包括在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度将所述铸态回收铝合金部件时效(ageing)大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在一个方面中，所述方法还包括在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火。
在一个方面中，所述热处理包括在大于或等于约530℃至小于或等于约550℃的温度将所述铸态回收铝合金部件回火大于或等于约1小时至小于或等于约10小时，随后在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火，和然后在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度将所述回收铝合金部件时效大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在某些方面中，所述铸态回收铝合金部件具有大于或等于约210MPa的屈服强度。
其它适用领域由本文中提供的描述将变得显而易见。本概述中的描述和具体例子仅意在进行说明并且无意限制本公开的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅用于说明所选实施方案而非所有可能的实施方式的目的，并且无意限制本公开的范围。
图1示出了铝-硅合金中富铁(Fe)相的常规生长机制，其涉及形成片形含铁金属间化合物的沿明确且一致方向的小面化生长(faceted growth)。
图2示出了在根据本公开的某些方面改性以具有痕量合金化元素的铝-硅合金中富铁(Fe)相的非小面化生长机制，以产生非小面化金属间化合物纤维形态，其增加铁含量，同时提供足够的屈服强度和延展性。
图3示出了具有富铁(Fe)相的铝-硅合金的显微照片，所述富铁相通过具有片状含铁金属间化合物的小面化生长形成。比例尺为20微米。
图4示出了根据本公开的某些方面的具有富铁(Fe)相的铝-硅合金的显微照片，所述富铁相通过具有非小面化金属间纤维含铁金属间化合物的非小面化生长形成。比例尺为20微米。
贯穿附图的几个视图，对应的附图标记指示对应的部分。
具体实施方式
提供了示例性实施方案从而本公开将是彻底的并将向本领域技术人员充分传达其范围。阐述了许多具体细节，例如具体组合物、组分、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施方案的充分理解。对本领域技术人员将显而易见的是，不需要使用具体细节，示例性实施方案可以具体体现为许多不同的形式，并且它们都不应被视为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，没有详细描述公知的方法、公知的装置结构和公知的技术。
本文所用的术语仅为了描述特定的示例性实施方案而无意作为限制。除非上下文清楚地另行指明，否则如本文中所用的那样单数形式"一个"、"一种"和"该"可旨在也包括复数形式。术语"包含"、"包括"、"含有"和"具有"是包容性的，因此说明了所描述特征、要素、组合物、步骤、整数、操作和/或组分的存在，但不排除一种或更多种其它特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其集合的存在或加入。尽管开放式术语"包括"应被理解为用于描述和要求保护本文中所述的各种实施方案的非限制性术语，但在某些方面中，该术语相反地可替代地理解为更具限制性和局限性的术语，如"由……组成"或"基本由……组成"。由此，对叙述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤的任意给定实施方案，本公开还特别包括由或基本由此类所述组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤组成的实施方案。在"由……组成"的情况中，替代实施方案排除任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤，而在"基本由……组成"的情况中，从此类实施方案中排除实质上影响基本和新颖特性的任何附加的组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤，但是不实质上影响基本和新颖特性的任何组合物、材料、组分、要素、特征、整数、操作和/或工艺步骤可以包括在该实施方案中。
本文中描述的任何方法步骤、工艺和操作不应解释为必定要求它们以所论述或展示的特定次序实施，除非明确确定为一定的实施次序。还要理解的是，除非另行说明，可以使用附加或替代步骤。
当部件、元件或层被提到在另一元件或层"上"、"啮合"、"连接"或"耦合"到另一元件或层上，其可以直接在另一部件、元件或层上、啮合、连接或耦合到另一部件、元件或层上，或可能存在中间元件或层。相反，当一个元件被提到直接在另一元件或层上、"直接啮合"、"直接连接"或"直接耦合"到另一元件或层上，可不存在中间元件或层。用于描述元件之间关系的其它词语应以类似方式解释(例如"在...之间"vs"直接在...之间"，"相邻"vs"直接相邻"等)。如本文中所用的那样，术语"和/或"包括一个或多个相关罗列项的任何和所有组合。
尽管术语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种步骤、元件、部件、区域、层和/或区段，但这些步骤、元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制，除非另外指明。这些术语可仅用于将一个步骤、元件、部件、区域、层或区段区分于另一步骤、元件、部件、区域、层或区段。除非上下文中清楚明示，否则术语例如"第一"、"第二"和其它数值术语在本文中使用时并不暗示次序或顺序。因此，下文论述的第一步骤、元件、部件、区域、层或区段可以被称作第二步骤、元件、部件、区域、层或区段而不背离示例性实施方案的教导。
为了容易描述，在本文中可以使用空间或时间上的相对术语，如"之前"、"之后"、"内"、"外"、"下"、"下方"、"下部"、"上"、"上部"等描述图中所示的一个元件或特征相对其他元件或特征的关系。空间或时间上的相对术语可旨在包括除图中所示的取向外装置或系统在使用或操作中的不同取向。
在本公开通篇中，数值代表近似测量值或范围界限以包括与给定值的轻微偏差和大致具有所列值的实施方案和确切具有所列值的实施方案。除了在具体实施方式部分最后提供的实施例中之外，本说明书(包括所附权利要求)中的参数(例如量或条件)的所有数值应被理解为在某些实施方案中被术语"约"修饰，无论在数值前是否实际出现"约"，而在其它实施方案中，是精确地或确切地所指定的值或参数。"约"是指所述数值允许一定的轻微不精确(有些接近精确的该值；大致或合理地接近该值；几乎)。如果由"约"提供的不精确性在本领域中不以这种普通含义理解，则本文所用的"约"至少是指可能由测量和使用此类参数的普通方法造成的变动。例如，"约"可以包含小于或等于5%、任选小于或等于4%、任选小于或等于3%、任选小于或等于2%、任选小于或等于1%、任选小于或等于0.5%和在某些方面中任选小于或等于0.1%的变动。举例而言，如果范围被指定为大于或等于约A至小于或等于约B，则这不仅涵盖所述范围，而且涵盖包括大于或等于精确地A至小于或等于精确地B的范围，以及在其它实施方案中大于精确地A至小于精确地B的范围。
此外，范围的公开包括在整个范围内的所有值和进一步细分范围的公开，包括对这些范围给出的端点和子范围。
除非另有说明，否则如本文中所用的那样，以重量和质量表示的量可互换使用，但应理解反映给定组分的质量。
如本文中所用的那样，术语“组合物”和“材料”可互换使用，以广泛地指含有至少优选的化学成分、元素或化合物的物质，但除非另外指明，其也可包含另外的元素、化合物或物质，包括痕量的杂质。“X基”组合物或材料广泛地是指其中“X”是质量百分比(%)基础上的单一最大成分的组合物或材料。这可以包括具有按质量/重量计大于50%X的组合物或材料，以及具有按重量计小于50%X的那些，只要基于其总重量X是所述组合物或材料的单一最大成分。
现在将参照附图更全面地描述示例实施方案。铝合金包含铝(Al)以及其它合金化元素，例如硅(Si)、镁(Mg)和铁(Fe)等等。如本文中所用的那样，术语“铝合金”是指包含按质量计大于或等于约87质量%的铝(Al)和一种或多种其它元素(称为“合金化”元素)的材料，所述一种或多种其它元素经选择以赋予所述材料纯铝不能展示的某些期望的性质。本文中描述的铝合金可以由用于基本元素(例如Al)和其主要合金化元素(例如Si、Mg和Fe)的一系列化学符号表示，命名名称为在主要Al基质之后以质量百分比递减的顺序(或如果百分比相似或相等则以字母顺序)排列合金化元素，例如Al-Si-Mg-Fe合金。当数字在一种或多种合金化元素的化学符号之前时，其表示合金组合物中该元素的平均质量百分比。例如，以质量计包含7%硅(Si)、0.25%铁(Fe)和余量Al的铝合金可表示为或称为Al-7Si-0.25Fe合金。
铝基合金可用于形成例如用于交通工具的轻质固体部件或结构部件(例如承载)。铝基合金特别适用于形成汽车或其它交通工具(例如摩托车、船、拖拉机、公共汽车、摩托车、移动房屋、露营车和坦克)的部件，但它们也可用于各种其它工业和应用，作为非限制性例子，包括航空航天部件、消费品、装置、建筑物(例如房屋、办公室、棚、仓库)、办公设备和家具、以及工业设备机械、农业或农场设备、或重型机械。铸造铝部件可以包括车体部件、底盘部件和/或推进系统部件(propulsion system components)。汽车部件的非限制性例子包括引擎罩、支柱(例如A柱、铰链柱、B柱、C柱等)、面板(包括结构板、门板和门部件)、内部地板、底板、车顶、外表面、车身底部护板、车轮、轮圈、控制臂和其它悬挂部件。
如上所述，由高纯度(例如100%初级纯/新铝(primary pure/virgin aluminum))形成的铝基合金结构铸件可能具有几个缺点，例如在由氧化铝(Al2O3)通过电解工艺生产初级/新铝时具有大量的二氧化碳(CO2)足迹(例如根据所用的电的类型每kg Al产生8-22kgCO2)，采矿氧化铝(Al2O3)的可持续性问题和相对高的费用。铝是高度可回收的产品，因此增加铝基合金结构铸造部件中的回收的用后铝废料的量将是有利的。然而，用后铝废料是各种不同类型的回收铝源的共混物并对于用于承载结构部件而言具有相对高的铁含量。铁(Fe)在固态不溶于铝并且可形成各种富铁金属间相。例如，铁(Fe)作为杂质将与铝(Al)和硅(Si)原子结合形成富铁金属间化合物，其倾向于在变形中充当裂纹引发剂，降低铝-硅合金铸件的断裂韧性、延展性和耐疲劳性。结果，铁可对铝合金的最终机械性能具有不利影响。富铁金属间化合物具有可形成裂纹面(crack planes)的板形态(plate morphology)，并因此降低韧性、延展性和抗疲劳性。另外，富铁金属间化合物可充当裂纹引发剂并提供较低阻力裂纹路径。因此，如上所述，对于铝基合金的结构铸件，铁含量被限制到低水平，例如，小于或等于0.15质量%。当以这种方式限制铁含量时，仅可使用非常有限比例的回收铝废料。
如果富铁(Fe)相/金属间化合物可以被定制以变得危害较小，则在形成铸造结构部件的铝基合金中可以容许较高水平的杂质铁(Fe)。添加铬(Cr)和锰(Mn)可将富铁(Fe)相从不希望的Al-Fe-Si相转变为Al-(M, Fe)-Si相，其中M为Cr或Mn，其对延展性和耐疲劳性危害较小，但不幸的是，富铁(Fe)金属间相的总体积将在该机制中增加，这在某些应用中对机械性能可能是不利的。因此，对于某些应用，当依赖于Cr/Mn中和作用时，在不牺牲机械性能的情况下可以容许的最大铁(Fe)含量通常小于约0.25%。为了进一步提高杂质铁(Fe)的上限，例如，至显著更大的水平，例如0.4%或甚至更高，需要新的机制来提高铝基合金中的铁含量而不降低所需的机械性能。
在各个方面中，本公开提供了一种可具有定制的铝(Al)基合金化学的铸造固体部件。所述铝合金可以具有比常规可接受的更高的铁杂质耐受性，并因此允许在生产中包含高水平的回收铝废料。如本文所讨论的那样，本公开实现了这一目标并提供了具有相对高的铁含量，例如大于或等于约0.2质量%或更高，的铝基合金，从而提高的铁(Fe)耐受性允许高得多的水平的来自要使用的寿命终止产品的用后铝(Al)废料，这可以减少二氧化碳排放高达约90%并减少相关材料成本。因此，本公开提供了一种具有对铁杂质的高耐受性极限(在一些情况中，超过0.4质量%)的定制铝(Al)基合金化学，其可以使用高比例的回收铝(Al)废料来生产。此外，所述定制的铝合金形成表现出良好机械性能，包括高屈服强度和高延展性/断裂伸长率，的热处理的铸造铝合金部件。
在各个方面中，本公开考虑以促进分布在铝合金基质中的富铁(Fe)相或金属间化合物的生长机制的改变同时保持富铁(Fe)相结晶学(crystallography)的方式定制铝合金组成。作为背景，图1示出了富铁(Fe)相的常规生长机制50，其涉及沿明确且一致方向的小面化生长。在图1中，熔融合金60具有正在形成的固体区域62，固体区域62可以是富铁(Fe)金属间相。如嵌套图中所示，存在固相原子70(例如颗粒或晶体)以及液相原子72，因为它们处在固-液界面74处的固化过程中以形成生长固体区域62。当富铁金属间相的结晶开始时，铝和铁原子(例如固相原子70)将形成作为固相(例如固体区域62)的长程有序晶格。然后液体中的铝和铁原子(例如液相原子72)将沿着称为生长方向的优选方向附着到固-液界面74。
箭头76示出了液相原子72的生长方向，因为它们以单一方向沉积到固相原子70上并且被认为是小面化生长机制。以这种方式，生长沿着明确且一致的方向76发生。因此，小面化/固液界面形成平滑表面。以这种方式，小面化生长机制50产生具有矩形和尖锐边缘82并因此具有不期望的板状形态的小面化晶体结构80。
图3中的显微照片示出了具有板状形态的二维常规粗未改性富铁(Fe)相。例如，所述富铁(Fe)金属间相因此在三维中呈现为“板”形态，但可在二维金相截面中呈现为针状结构，如图3中所示，在微结构(microstructure)中多个板或片状结构示出为箭头90。
片状形状通常是扁平的，例如，可以具有多边形(例如矩形或梯形)或角形形状的板或薄片。在二维(2D)截面中，如上所述，板形结构90可以在影响机械性能方面起到重要作用。例如，板状形态可增加富铁(Fe)相结构的尖端或尖锐边缘82处的应力集中。在这一方面，当考虑二维截面表征时，纵横比(AR)可以定义为AR=结构的L/H，其中L是最大Feret长度(在此是主横轴)并且H是最小Feret长度。片或板状形状通常限定AR大于或等于约2至小于或等于约100的颗粒，并且在某些变型中，在没有改性的情况下，AR可以大于或等于3至小于或等于约10。
在某些方面中，本公开考虑基本上不含具有片或板状形状的小面化含铁金属间化合物的热处理的铸造铝合金部件中的微结构。本文中所提及的术语“基本上不含”是指板状小面化富铁(Fe)相微结构不存在至避免了伴随它们的存在的物理性质和限制的程度。在某些实施方案中，“基本上不含”小面化含铁金属间化合物的固化的铝合金零件或部件包含小于约10体积%的所述小面化含铁金属间化合物，任选地小于约5体积%，任选地小于约4体积%，任选地小于约3体积%，任选地小于约2体积%，任选地小于约1体积%，任选地小于约0.5体积%，并且在某些实施方案中包含0体积%的所述小面化含铁金属间化合物。
在各个方面中，本公开考虑以促进不具有片或板状形状的非小面化富铁(Fe)相或金属间化合物的生长机制的改变同时保持与小面化富铁(Fe)相相同的富铁(Fe)相结晶学的方式定制铝合金组成。图2示出了根据本公开的某些方面的富铁(Fe)相的非小面化生长机制100。在图2中，在熔融合金112中固体区域110正在形成。如嵌套图中所示，存在固相原子120(例如颗粒或晶体)以及液相原子122，因为它们处在固-液界面130处的固化过程中以形成生长固体区域110。
然后液体中的铝和铁原子(例如液相原子122)将沿不同方向附着到固-液界面130，并且可以以非小面化生长机制进一步支化(branch)。箭头124示出了当液相原子122沉积到固相原子120上时在固-液界面130处液相原子122的生长方向。在图2中，这是具有支化的非小面化生长方向，其形成所需的纤维状和更圆的形态。生长方向124可以在几个方向上发生以促进支化。以这种方式，非小面化生长机制100产生具有多个圆形分支或丝142的非小面化晶体结构140，其限定不含板状或片形金属间化合物的期望形态。
如图4中的二维显微照片所示，期望的形态包括精制的、改性的富铁(Fe)金属间相，其包括多个圆形纤维150，其可被描述为非小面化圆形形态。当考虑二维截面表征时，所述富铁(Fe)相中的纤维150可具有纵横比AR=L/H，其中L是最大Feret长度(在此是主横轴)且H是最小Feret长度。在某些方面中，纤维可具有大于或等于约1至小于或等于约3的AR。在某些方面中，热处理的铝合金部件因此包含含铁金属间化合物，所述含铁金属间化合物包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)，并且所述含铁金属间化合物被球化(spheroidized)。所述含铁金属间化合物可具有大于或等于约1微米至小于或等于约5微米的平均等量直径。
本公开因此考虑通过定制铝合金的化学来改变富铁(Fe)相的生长机制，而不改变晶体学结构。为了改变富铁(Fe)相的形态以变精细和纤维状，如图2中所示，并且为了容许高得多的铁杂质水平而不增加铝合金基质中富铁(Fe)金属间化合物的总体积，可以以低水平添加某些选择的痕量元素作为合金化元素，以理想地改变所述生长机制并避免形成板状金属间化合物形态。不受任何特定理论的约束，理论上认为这些痕量合金化元素可以被吸收/分离到特定平面上并改变在液-固界面处的堆叠顺序，阻碍铝/铁在优选生长平面上的附着。所述痕量合金化元素的存在被认为阻碍在原始优选方向上的生长并促进支化。为了改变所述富铁(Fe)相(例如包含铝、铁和硅)，选择痕量合金化元素以具有是铁原子半径（其为约156pm）的约1.5倍或更大的原子半径，从而合金化元素具有大于或等于约220pm的半径。此外，所述合金化元素可以选择为是无毒且非放射性的。
根据本公开的各个方面，所述痕量合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。在某些变型中，所述合金化元素选自：钡(Ba)、钐(Sm)、铕(Eu)、铒(Er)及其组合。
所述痕量合金化元素按铝合金质量计可以以大于或等于约每百万份50份(ppm)至小于或等于约500ppm，并且任选地以大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm加入铝合金中。例如，所述痕量合金化元素可以以约50ppm、任选地约100ppm、任选地约150ppm、任选地约200ppm、任选地约250ppm、任选地约300ppm、任选地约350ppm、任选地约400ppm、任选地约450ppm、以及任选地约500ppm存在。应当注意，所述痕量合金化元素通常不作为合金化成分在铝-硅合金中被发现，并因此通常不作为杂质或污染物存在，而是为了改变铝-硅合金基质内富铁(Fe)相的生长机制而有意添加的元素。以这种方式，通过向铝合金中添加痕量合金化元素，其使得能够实现对要加入的铁的更高的耐受性，并因此允许在铝合金中包含和回收更高水平的废料铝，因此减少每个制造的部件的碳足迹并同时促进可持续性。
在各个方面中，本公开考虑由铝合金形成的用于交通工具的热处理的铸造回收铝合金部件。所述铝合金包含大于或等于铝合金的约5质量%至小于或等于铝合金的约11质量%的硅(Si)，并且任选地包含大于或等于铝合金的约6.5质量%至小于或等于铝合金的约8质量%的硅(Si)。
以上描述的对生长机制的改变以促进非小面化生长致力于在铝合金中的共晶反应，从而铝合金的含量通常被限制为小于或等于约1.1质量%以保持为共晶反应并避免主要的(primary)富铁(Fe)相。因此，所述铝合金可以具有大于或等于铝合金的约0.2质量%至小于或等于铝合金的约1.1质量%、任选地大于或等于铝合金的约0.25质量%至小于或等于铝合金的约1.1质量%、任选地大于或等于铝合金的约0.25质量%至小于或等于铝合金的约1.1质量%、以及任选地大于或等于铝合金的约0.4质量%至小于或等于铝合金的约1.1质量%的铁(Fe)。在某些变型中，铁(Fe)可以以大于或等于铝合金的约0.2质量%至小于或等于铝合金的约0.8质量%，任选地大于或等于铝合金的约0.2质量%至小于或等于铝合金的约0.6质量%，大于或等于铝合金的约0.4质量%至小于或等于铝合金的约0.8质量%，或任选地大于或等于铝合金的约0.4质量%至小于或等于铝合金的约0.6质量%存在。
以这种方式，所述铝合金可以包含大于或等于约70质量%的用后铝回收废料，任选地大于或等于约75质量%的铝回收废料，任选地大于或等于约80质量%的铝回收废料，任选地大于或等于约85质量%的铝回收废料，以及任选地大于或等于约90质量%的铝回收废料。因此，所述铝合金可以具有小于或等于30质量%的纯或新铝(pure or virgin aluminum)，任选地小于或等于约25质量%的纯或新铝，任选地小于或等于约20质量%的纯或新铝，任选地小于或等于约15质量%的纯或新铝，和在某些变型中，任选地小于或等于约10质量%的纯或新铝。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的约0.5质量%的镁(Mg)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.5质量%，任选地大于或等于铝合金的约0.3质量%至小于或等于铝合金的约0.4质量%。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的约0.5质量%的铜(Cu)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.5质量%，任选地大于或等于铝合金的约0质量%至小于或等于铝合金的约0.1质量%。
所述铝合金可以含有小于或等于铝合金的约0.5质量%的锌(Zn)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.5质量%，任选地大于或等于铝合金的约0质量%至小于或等于铝合金的约0.1质量%。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的约0.2质量%的钛(Ti)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.2质量%，任选地大于或等于铝合金的约0质量%至小于或等于铝合金的约0.1质量%。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的约0.02质量%的铬(Cr)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.02质量%。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的约0.05质量%的锰(Mn)，例如大于0至小于或等于铝合金的约0.05质量%。
所述铝合金可以具有小于或等于铝合金的按质量计每百万份约200份（ppm）的锶(Sr)，例如大于0至小于或等于铝合金的约200ppm。
杂质和污染物的累积量可以以铝基合金的小于或等于约0.3质量%，任选地小于或等于约0.1质量%，任选地小于或等于约0.05质量%，和在某些变型中，任选地小于或等于约0.01质量%存在。值得注意的是，杂质或污染物并非如上文所讨论的合金化成分（包括所述痕量合金化元素）那样被有意引入铝合金中。
铝基合金的余量可以包含铝(Al)，例如，大于或等于约87质量%，任选地大于或等于约88质量%，任选地大于或等于约89质量%，或任选地大于或等于约90质量%的铝(Al)。
在某些变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可包含大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素、以及余量的铝(Al)和任选的杂质，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些其它变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可以基本上由以下组成：大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些其它变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金由以下组成：大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可包含大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、余量的铝(Al)和任选的杂质，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可基本上由以下组成：大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可由以下组成：大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在又其它变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可包含大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、余量的铝(Al)和任选的杂质，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些其它变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可基本上由以下组成：大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
在某些进一步的变型中，用于形成回收的热处理的铸造铝合金部件的铝合金可由以下组成：大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、大于或等于0至小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、大于或等于0至小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、大于或等于0至小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、大于或等于0至小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、大于或等于0至小于或等于约200ppm的锶(Sr)、大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的合金化元素、以小于或等于约0.3质量%存在的任选杂质以及余量的铝(Al)，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。
本公开还考虑制造回收铝合金部件例如用于交通工具或汽车的部件的方法。回收的废料铝可以与纯/新铝组合并然后用作原料以制备具有指定化学的锭块。然后可在铸造机(caster)中加工所述锭块以制备所需产品或部件。这里，合金前体或锭块的大于或等于约70质量%包括作为原材的回收的铝废料。在某些方面中，所述方法包括熔化铝合金前体。所述方法可以包括熔化包含大于或等于约70质量%铝回收废料的铝合金前体以形成熔融合金。所述铝合金前体可以在铸造炉中熔化。所述铝合金前体可以具有包含以下的组成：大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)、小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)以及余量的铝(Al)和任选杂质。值得注意的是，所述铝合金前体省略所述痕量合金化元素，但除此以外通常可具有任何上述铝合金组成。
在某些方面中，所述铝合金前体包含大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、以及余量的铝(Al)和任选的杂质，但不含所述合金化元素。
在某些其它方面中，所述铝合金前体包含大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)、大于0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)、大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)、小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)、小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)、小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)、小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)、小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)、小于或等于约200ppm的锶(Sr)、余量的铝(Al)和任选的杂质，但不含所述合金化元素。
所述方法还包括将中间合金引入所述熔融合金中。所述中间合金包含选自以下的基质元素：铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)及其组合。在某些方面中，所述中间合金的基质元素可以包含铝(Al)和镁(Mg)。所述中间合金还包含选自以下的合金化元素：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合。所述合金化元素以大于或等于约2质量%至小于或等于约50质量%，任选地以大于或等于约5质量%至小于或等于约30质量%存在于所述中间合金中。在某些方面中，所述中间合金以大于或等于约0.01质量%至小于或等于约2.5质量%添加至所述熔融合金。所述方法还包括通过以小于或等于约20℃/秒的最大冷却速率固化来铸造所述熔融合金以形成铸态回收铝合金部件。
在某些方面中，所述方法还包括热处理所述铸态回收铝合金部件以基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物并具有至少一个屈服强度大于或等于约180MPa的区域。
在某些方面中，所述方法还可以包括：(i)在引入所述中间合金之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；(ii)在引入所述中间合金之后和铸造之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；或(i)和(ii)两者。熔融精制和脱气通常包括加入精制剂(refining agent)和将氮气或惰性气体气泡引入熔体中以降低氢含量和夹杂物(inclusion)含量。
在某些变型中，所述热处理包括在大于或等于约500℃至小于或等于约550℃，任选地大于或等于约530℃至小于或等于约550℃的温度固溶热处理(solution heattreating)所述铸态回收铝合金部件大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在其它变型中，所述热处理包括在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度时效所述铸态回收铝合金部件大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在又其它方面中，所述方法还包括在热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度，例如在一个变型中在约60℃温度，用水淬火。
在一个变型中，所述热处理包括在大于或等于约500℃至小于或等于约550℃的温度固溶热处理所述铸态回收铝合金部件大于或等于约1小时至小于或等于约10小时，随后在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火，并然后在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度时效所述铸态回收铝合金部件大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
在上述方法中由这种铝合金形成的热处理的铸造铝合金部件基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物，相反可以具有非小面化含铁金属间化合物，其可以具有非小面化圆形形态，例如珊瑚状纤维形态。例如，在某些变型中，所述热处理的铸造铝合金部件包含含有铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)的含铁金属间化合物，并且所述含铁金属间化合物在热处理之后被球化并具有大于或等于约1微米至小于或等于约5微米的平均等量直径。
所述热处理的铸造铝合金当根据以下方法由上述铝合金形成时，可具有至少一个具有大于或等于约180MPa，任选地大于或等于约210MPa的屈服强度和大于或等于约7%，任选地大于或等于约8%的伸长率或延展性的区域。
所述热处理的铸造回收铝合金部件可以是汽车部件，如以上所述的那些。在某些变型中，所述热处理的铸造铝合金部件是选自以下的汽车部件：内燃机部件、阀、活塞、涡轮增压器部件、轮圈、车轮、副车架、转向节、控制臂、环及其组合。
已经为了说明和描述提供了实施方案的上述描述。其无意是穷举性的或限制本公开。一个特定实施方案的单独要素或特征通常不限于该特定实施方案，而是在适用时可互换并可用于选择的实施方案中，即使没有明确展示或描述。其也可以以许多方式改变。此类变动不被视为背离本公开，并且所有这样的修改都意在包括在本公开的范围内。
本申请可以包括以下技术方案。
1.一种由铝合金形成的用于交通工具的热处理的铸造铝合金部件，所述铝合金包含：
大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)；
小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)；
小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)；
小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)；
小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)；
小于或等于约200ppm的锶(Sr)；
大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合；和
余量铝(Al)，其中所述热处理的铸造铝合金部件基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物并且至少一个区域具有大于或等于约180MPa的屈服强度和大于或等于约7%的伸长率。
2.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含大于或等于约0.25质量%的铁(Fe)。
3.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含大于或等于约0.4质量%的铁(Fe)。
4.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含：
大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)；
大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)；和
大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
5.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含：
大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)；
大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)；和
大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
6.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件包含具有非小面化圆形形态的含铁金属间化合物。
7.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件包含含铁金属间化合物，所述含铁金属间化合物包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)并且在热处理之后，所述含铁金属间化合物被球化并且具有大于或等于约1微米至小于或等于约5微米的平均等量直径。
8.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、钐(Sm)、铕(Eu)、铒(Er)及其组合。
9.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述屈服强度大于或等于约210MPa。
10.根据方案1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件是汽车部件。
11.根据方案10所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述汽车部件选自：内燃机部件、阀、活塞、涡轮增压器部件、轮圈、车轮、副车架、转向节、控制臂、环及其组合。
12.一种制备回收铝合金部件的方法，其包括：
将包含大于或等于约70质量%的铝回收废料的铝合金前体熔化以形成熔融合金，所述铝合金前体具有包含以下的组成：
大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)；
小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)；
小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)；
小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)；
小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)；
小于或等于约200ppm的锶(Sr)；和
余量的铝(Al)；
将中间合金引入所述熔融合金中，所述中间合金包含选自铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)及其组合的基质元素以及选自钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合的合金化元素；和
通过以小于或等于约20℃/秒的最大冷却速率固化所述熔融合金进行铸造以形成铸态回收铝合金部件；和
热处理所述铸态回收铝合金部件以基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物并且具有至少一个屈服强度大于或等于约180MPa和伸长率大于或等于约7%的区域。
13.根据方案12所述的方法，其中所述合金化元素以大于或等于约5质量%至小于或等于约30质量%存在于所述中间合金中。
14.根据方案12所述的方法，其中所述中间合金以大于或等于约0.01质量%至小于或等于约2.5质量%加入到所述熔融合金中。
15.根据方案12所述的方法，还包括：(i)在引入所述中间合金之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；(ii)在引入所述中间合金之后和铸造之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；或(i)和(ii)两者。
16.根据方案12所述的方法，其中所述热处理包括在大于或等于约500℃至小于或等于约550℃的温度将所述铸态回收铝合金部件回火大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
17.根据方案12所述的方法，其中所述热处理包括在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度将所述铸态回收铝合金部件时效大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
18.根据方案12所述的方法，还包括在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火。
19.根据方案12所述的方法，其中所述热处理包括在大于或等于约530℃至小于或等于约550℃的温度将所述铸态回收铝合金部件回火大于或等于约1小时至小于或等于约10小时，随后在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火，和然后在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度将所述回收铝合金部件时效大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
20.根据方案12所述的方法，其中所述屈服强度大于或等于约210MPa。

Claims (10)

1.一种由铝合金形成的用于交通工具的热处理的铸造铝合金部件，所述铝合金包含：
大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)；
小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)；
小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)；
小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)；
小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)；
小于或等于约200ppm的锶(Sr)；
大于或等于约50ppm至小于或等于约500ppm的合金化元素，其中所述合金化元素选自：钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合；和
余量铝(Al)，其中所述热处理的铸造铝合金部件基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物并且至少一个区域具有大于或等于约180MPa的屈服强度和大于或等于约7%的伸长率。
2.根据权利要求1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含：
大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)；
大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约0.6质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)；和
大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
3.根据权利要求1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述铝合金包含：
大于或等于约6.5质量%至小于或等于约8质量%的硅(Si)；
大于或等于约0.3质量%至小于或等于约0.4质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.4质量%至小于或等于约0.8质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.1质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.1质量%的锌(Zn)；和
大于或等于约50ppm至小于或等于约300ppm的所述合金化元素。
4.根据权利要求1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件包含具有非小面化圆形形态的含铁金属间化合物。
5.根据权利要求1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件包含含铁金属间化合物，所述含铁金属间化合物包含铁(Fe)、硅(Si)和铝(Al)并且在热处理之后，所述含铁金属间化合物被球化并且具有大于或等于约1微米至小于或等于约5微米的平均等量直径。
6.根据权利要求1所述的热处理的铸造铝合金部件，其中所述热处理的铸造铝合金部件是汽车部件，其中所述汽车部件选自：内燃机部件、阀、活塞、涡轮增压器部件、轮圈、车轮、副车架、转向节、控制臂、环及其组合。
7.一种制备回收铝合金部件的方法，其包括：
将包含大于或等于约70质量%的铝回收废料的铝合金前体熔化以形成熔融合金，所述铝合金前体具有包含以下的组成：
大于或等于约5质量%至小于或等于约11质量%的硅(Si)；
小于或等于约0.5质量%的镁(Mg)；
大于或等于约0.2质量%至小于或等于约1.1质量%的铁(Fe)；
小于或等于约0.5质量%的铜(Cu)；
小于或等于约0.5质量%的锌(Zn)；
小于或等于约0.2质量%的钛(Ti)；
小于或等于约0.02质量%的铬(Cr)；
小于或等于约0.05质量%的锰(Mn)；
小于或等于约200ppm的锶(Sr)；和
余量的铝(Al)；
将中间合金引入所述熔融合金中，所述中间合金包含选自铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)及其组合的基质元素以及选自钡(Ba)、镧(La)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及其组合的合金化元素；和
通过以小于或等于约20℃/秒的最大冷却速率固化所述熔融合金进行铸造以形成铸态回收铝合金部件；和
热处理所述铸态回收铝合金部件以基本上不含具有片形状的小面化含铁金属间化合物并且具有至少一个屈服强度大于或等于约180MPa和伸长率大于或等于约7%的区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述合金化元素以大于或等于约5质量%至小于或等于约30质量%存在于所述中间合金中，并且所述中间合金以大于或等于约0.01质量%至小于或等于约2.5质量%加入到所述熔融合金中。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：(i)在引入所述中间合金之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；(ii)在引入所述中间合金之后和铸造之前，熔融精制所述熔融合金并脱气；或(i)和(ii)两者。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述热处理包括在大于或等于约530℃至小于或等于约550℃的温度将所述铸态回收铝合金部件回火大于或等于约1小时至小于或等于约10小时，随后在所述热处理之后在大于或等于约30℃至小于或等于约100℃范围内的温度用水淬火，和然后在大于或等于约130℃至小于或等于约190℃的温度将所述回收铝合金部件时效大于或等于约1小时至小于或等于约10小时。
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