回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法、铝钛碳合金技术

一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法、铝钛碳合金，本发明专利技术属于铝钛回收技术领域，包括：将含第一份铝屑和第一份碳源的铝碳预制块和含钛屑和第二份碳源的钛碳预制块分别与第二份铝屑进行熔融反应。铝和钛的回收率高且不产生有害气体，同时解决了碳源难以加入反应的问题。

【技术实现步骤摘要】
回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法、铝钛碳合金
本专利技术属于铝钛回收
，具体而言，涉及一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法、铝钛碳合金。
技术介绍
铝及其铝合金由于密度小，强度高，良好的成形性能、切削加工性和焊接性，广泛用于汽车、建筑、航空、航天、包装和印刷等领域。随着产量、使用量的增加，其制备过程中产生大量的铝屑，例如：铝铸件进行切削加工时，切屑约占铸件重量的20％，有的高达30％左右。国内对于铝屑的回收率比较低，目前对于铝屑的回收处理主要为：(1)回炉重熔制成各种铝制铸件；(2)压块作为铝原料使用。钛及其合金因具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能强、高温下抗蠕变性能好等优点，广泛应用于各个领域。但是由于钛及钛合金独特的加工工艺的特点，加工钛材的成品率都比较低，一般只有50％左右，在生产加工的过程中产生大量的残废钛屑，因此钛屑的回收再利用就显得非常重要。目前，制备铝钛碳合金的主要方法包括氟盐反应法、液态搅拌法、熔铸原位反应法、熔体自蔓延合成法等。氟盐反应法是目前工业生产最为常用的方法。但氟盐反应法在合金制备的过程中会产生大量的含有氟化物的烟雾，这些氟化物烟雾会造成严重的环境问题。液态搅拌法有许多缺点，比如对加入颗粒的大小和加入量都有严格的要求，特别容易产生偏析和团聚现象，同时生产设备价格太高也是无法大量生产的原因。熔铸原位反应法的制备工艺虽然简单，但存在的缺点是难以控制其生成的颗粒相数量，从而导致铝钛碳合金产生比较大的偏析。熔体自蔓延合成法其缺点是生产条件要求非常高，成本较大。有鉴于此，特提出利用铝屑和钛屑制备铝钛碳合金，可以将铝屑和钛屑同时高效的利用并且对环境基本不产生污染。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，铝和钛的回收率高且不产生有害气体，同时解决了碳源难以加入反应的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种铝钛碳合金，其合成成本低，适合大规模工业生产。本专利技术是这样实现的：本专利技术提出一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其将含有第一份铝屑和第一份碳源的铝碳预制块和含钛屑和第二份碳源的钛碳预制块分别与第二份铝屑进行熔融反应；优选地，第二份铝屑以母液预制块的形式进行熔融反应；优选地，第一份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，第二份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，钛屑为工业纯钛、α钛合金以及α+β钛合金中的一种或者多种。本专利技术提出一种铝钛碳合金，由上述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法而得。上述方案的有益效果：本专利技术实施例提供的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，通过将回收的铝屑分为第一份铝屑和第二份铝屑，碳源分为第一份碳源和第二份碳源，然后第一份铝屑与第一份碳源作为块状混合物与第二份铝屑熔融反应制得铝碳合金，钛屑与第二份碳源作为块状混合物与熔融的铝碳合金熔融反应。过程简单且不引入污染环境的气体，铝钛回收率高成本低，同时解决了难以实现将碳源引入铝钛合金中制成铝钛碳合金的问题。本专利技术实施例提供的铝钛碳合金，制造成本低，可实现大规模工业生产。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术一些实施例提供了一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，将含第一份铝屑和第一份碳源的铝碳预制块和含钛屑和第二份碳源的钛碳预制块分别与第二份铝屑进行熔融反应；优选地，第二份铝屑以母液预制块的形式进行熔融反应；在本专利技术一些实施例中，第一份铝屑与第二份铝屑为回收的铝屑按比例分出来的。优选地，第一份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，第二份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，钛屑为工业纯钛、α钛合金以及α+β钛合金中的一种或者多种。在本专利技术的一些实施例中，第一份铝屑与第一份碳源的质量比为25-40：1；钛屑和第二份碳源的质量比为15-25：1；例如在本专利技术的一些实施例中，第一份铝屑与第一份碳源的质量比为25：1、30：1、35：1、40：1。例如在本专利技术的一些实施例中，钛屑和第二份碳源的质量比为15：1、18:1、20:1、23:1、25:1。优选地，铝碳预制块由第一份铝屑与第一份碳源粉末混合压制得到；钛碳预制块由钛屑与第二份碳源粉末混合压制得到；母液预制块由第二份铝屑压制得到；之所以将第一份铝屑与第一份碳源粉末压制成块，是因为铝的熔融状态中，其表面张力较大，碳源粉末如果直接洒在熔融的第二份铝液上将不能完全深入到第二份铝熔融液中，而是漂浮在熔融状态的第二份铝表面上，导致反应得到的合金中碳的含量极少甚至可以忽略不计，因此将第一份碳源粉末与第一份铝屑压制成预制块。如果铝碳预制块压制的尺寸太大，则导致铝碳预制块内部成分难以熔融，同时需要更长时间的高温反应，导致热能的浪费和铝碳原料的浪费。因此，较佳的实施方式为：铝碳预制块为直径和径向长度均为在5-10cm的圆柱体或长宽高均为5-10cm的长方体，同样的钛屑也不容易沉没在熔融状态的铝液中，因此将钛屑与第二份碳源粉末混合后压制成预制块，再进行熔融反应。同样的，钛碳预制块最佳实施方式是：钛碳预制块为直径和径向长度均为在5-10cm的圆柱体或长宽高均为5-10cm的长方体。上述的铝屑和钛屑的尺寸均为长度小于5mm，宽度小于5mm，厚度小于2mm的片状。铝屑较佳的处理还包括烘干，原因是除去铝屑中水分，避免制得的合金中氢气含量过高导致合金中含气量过多。烘干包括：将铝屑放置在铝板上放入干燥箱中150－200℃保温10－30分钟；同样的钛屑较佳的实施方式中也采用烘干处理，钛屑的烘干处理是将钛屑放置在铝板上放入干燥箱中100－120℃保温10－30分钟。优选地，压制压力为400-700MPa；例如在本专利技术的一些实施例中，压制压力为400MPa、500MPa、600MPa、700MPa。优选地，铝碳预制块与母液预制块按质量之比为1：8-15；例如在本专利技术的一些实施例中，铝碳预制块与母液预制块按质量之比为1：8、1：9、1：10、1：11、1：12、1：13、1：14、1：15。优选地，钛碳预制块与母液预制块按质量之比为1：12-20；例如在本专利技术的一些实施例中，钛碳预制块与母液预制块按质量之比为1：12、1：14、1：16、1：18、1：20。优选地，碳源为石墨粉。在其他实施例中，碳源除了石墨粉还可以选择碳粉。石墨粉粒度大小为10－50nm，石墨粉混合前放置在铝板上放入干燥箱中150℃－200℃保温10－30分钟。在本专利技术的一些实施例中，熔融反应包括：熔融母液反应、熔融铝碳反应以及熔融钛碳反应。熔融铝碳反应以及熔融钛碳反应均包括搅拌，搅拌的速度为10－40cm/s。在本专利技术的一些实施例中，熔融铝碳反应和/或熔融钛碳反应包括搅拌，熔融铝碳反应以及熔融钛碳反应均包括搅拌为较佳实施方法。例如在本专利技术的一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，将含第一份铝屑和第一份碳源的铝碳预制块和含钛屑和第二份碳源的钛碳预制块分别与第二份铝屑进行熔融反应；优选地，所述第二份铝屑以母液预制块的形式进行熔融反应；优选地，所述第一份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，所述第二份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，钛屑为工业纯钛、α钛合金以及α+β钛合金中的一种或者多种。

【技术特征摘要】
1.一种回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，将含第一份铝屑和第一份碳源的铝碳预制块和含钛屑和第二份碳源的钛碳预制块分别与第二份铝屑进行熔融反应；优选地，所述第二份铝屑以母液预制块的形式进行熔融反应；优选地，所述第一份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，所述第二份铝屑为1系、3系、5系和6系铝合金中的一种或者多种；优选地，钛屑为工业纯钛、α钛合金以及α+β钛合金中的一种或者多种。2.根据权利要求1所述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，所述第一份铝屑与第一份碳源的质量比为25-40：1；钛屑和第二份碳源的质量比为15-25：1；优选地，所述铝碳预制块由第一份铝屑与第一份碳源粉末混合压制得到；所述钛碳预制块由钛屑与第二份碳源粉末混合压制得到；所述母液预制块由第二份铝屑压制得到；优选地，压制压力为400-700MPa；优选地，所述铝碳预制块与所述母液预制块按质量之比为1：8-15；优选地，所述钛碳预制块与所述母液预制块按质量之比为1：12-20；优选地，所述碳源为石墨粉。3.根据权利要求2所述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，所述铝碳预制块为直径和径向长度均为在5-10cm的圆柱体或长宽高均为5-10cm的长方体；所述钛碳预制块为直径和径向长度均为在5-10cm的圆柱体或长宽高均为5-10cm的长方体。4.根据权利要求2所述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，所述熔融反应包括：熔融母液反应、熔融铝碳反应以及熔融钛碳反应；熔融铝碳反应以及熔融钛碳反应均包括搅拌，搅拌的速度为10－40cm/s。5.根据权利要求4所述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，熔融母液反应包括：将所述母液预制块熔化得到熔融铝液，并将预热处理后的覆盖剂加入至所述熔融铝液。6.根据权利要求5所述的回收铝屑与钛屑制备铝钛碳合金的方法，其特征在于，熔融铝碳反应包括：通过挤压加入法将40－60wt％的所述铝碳预制块加入至所述熔融铝液中进行反应3-10min，将经预热处理后的所述覆盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡茂良，王华升，崔鹏星，吉泽升，许红雨，王晔，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23