一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法技术

本发明专利技术公开了一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法，所述复合处理方法主要是通过Mg、Sr和含C细化剂对6xxx系再生铝合金熔体进行复合处理，改变合金第二相形态和分布，使得针状杂质相转变为汉字状，共晶组织均匀分布，同时细化晶粒，改变合金凝固方式。经本发明专利技术复合处理后，再生变形铝合金的铸锭热裂敏感性显著降低，降低率高达32％，综合力学性能也显著提升，抗拉强度最高提升35％，硬度最高提升45％。

【技术实现步骤摘要】
一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法
本专利技术涉及再生变形铝合金熔体复合处理
，尤其涉及一种能够降低6xxx系再生变形铝合金铸锭热裂敏感性及提升其综合力学性能的复合处理方法。
技术介绍
铝及铝合金具有比重小、导电性好、散热性能好、比强度高和易于加工等特点，在汽车、交通、航空等领域得到了越来越多的应用，成为国民经济不可或缺的基础性原材料。一方面国民经济的高速发展对铝产品的需求不断加大，另一方面每年大批量铝材达到服役年限，造成大量废旧铝资源的富集，促进了再生铝工业的迅速发展。此外，再生金属具有节能的特点，从单位能耗看，再生铝生产的单位能耗不超过电解铝生产的5％。再生铝产业的发展对于实现绿色经济、可持续发展战略具有重要意义。再生铝是以各种回收废铝为原料，经重新熔化提炼而得到的铝合金或铝金属，是获得金属铝的一个重要来源。废铝种类繁多且成分不尽相同，造成再生铝的成分非常复杂，主要杂质有Zn、Fe、Cu、Mn等，这些杂质元素的存在降低了再生铝合金的性能，导致铝合金的降级使用。尤其是在再生铝合金铸造成型过程中，杂质元素的存在显著增加了铝合金铸锭的热裂敏感，降低了成品率，造成资源的浪费。热裂是常见的铸造缺陷，是制约铸造生产和合金多样化应用的一大因素。从合金本身性质上来看，合金的成分、晶粒尺寸及形貌均较大地影响合金的热裂敏感性。专利(CN102127665B)采用较高Zn、Mg含量，Sc与Zr复合微合金化处理实现增加共晶相比例、抑制枝晶生长和改变合金凝固方式的目的，从而降低合金热裂敏感和改善合金铸造性能。但该专利将会显著增加合金元素含量，未涉及合金存在大量杂质元素的复杂情况的熔体处理。从合金熔体处理角度来看，铝合金熔体的净化、变质和细化技术尤为关键。专利(CN109439975A)采用Mn、Al-B及Al-Sr中间合金用于再生铸造铝合金的复合变质，达到同步细化合金中的富铁相、初生α-Al相和共晶硅共三种相的目的，从而可以提高合金延伸率。但该专利与大量针对合金组织变化和性能的研究相同，没有涉及其对铝合金铸造热裂缺陷的影响。当前，针对铝合金热裂倾向的研究主要集中于成熟的商用合金，而关注基于废杂再生铝合金热裂倾向的相对较少。以6061为典型代表的6xxx系变形铝合金是目前市场占有率最大的铝合金之一，主要应用于民用领域，回收量大，每年回收量超过300万吨。经重熔回收后其成分复杂，导致铸造生产过程具有很大的热裂倾向，降低工艺成品率，同时性能显著下降。因此，针对成分复杂的再生6xxx系变形铝合金，如何利用一种熔体复合处理方法，减少合金在铸造过程中的热裂敏感，同时使其兼顾优异的综合性能，对于再生铝的实践应用具有重要的意义。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法。经本专利技术方法处理的再生变形铝合金在铸造过程中的热裂敏感性小，铸坯成品率高，综合力学性能优异，应用范围广。为实现其目的，本专利技术采取的技术方案包括如下几方面：一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其包括如下步骤：(1)熔化6xxx系废铝，扒渣后，得到再生变形铝合金熔体；(2)向步骤(1)得到的熔体中加入金属Mg、Al-Ti系列细化剂和Al-10Sr变质剂进行复合处理，熔化后搅拌均匀，保温静置；(3)对步骤(2)得到的熔体进行精炼除渣处理，扒渣后保温静置；(4)对步骤(3)得到的熔体进行铸造成型，得到再生变形铝合金铸锭；(5)对步骤(4)得到的铝合金铸锭进行均匀化热处理，得到铸造板材；(6)对步骤(5)得到的铸造板材进行多道次轧制，得到再生变形铝合金。优选地，步骤(1)中，所述6xxx系废铝的熔化温度为750℃。优选地，步骤(2)中，所述Al-Ti系列细化剂的加入量占熔体质量的0.3％～0.7％，所述Al-10Sr变质剂的加入量占熔体质量的0.2％～0.6％。优选地，所述Al-Ti系列细化剂包括含C细化剂和Al-5Ti-B细化剂中的至少一种。更优选地，所述Al-Ti系列细化剂为含C细化剂。所述含C细化剂包括如下质量分数的成分：4.5％～5.5％Ti、0.25％～0.35％B和0.15％～0.25％C。优选地，所述金属Mg加入后，熔体中Mg的质量百分含量为0.8％～1.4％。优选地，步骤(2)中，所述复合处理的温度为720～750℃，保温静置的时间为10～20min。优选地，步骤(3)中，所述精炼除渣处理为向熔体中加入精炼剂和打渣剂，控制处理温度为720～750℃，处理时间为10～20min。优选地，所述精炼剂和打渣剂的总添加量为熔体质量的1％，所述精炼剂与打渣剂的质量比为1：4。优选地，所述精炼剂和打渣剂先混合均匀，再通过喷吹法加入到熔体中。优选地，所述精炼剂和打渣剂的商业牌号分别为精炼剂YT-J-1和打渣剂YT-D-4。优选地，步骤(3)中，所述保温静置的时间为30min。优选地，步骤(4)中，所述铸造成型方式为重力铸造成型。优选地，步骤(5)中，所述均匀化热处理的工艺为：温度480～500℃，保温时间8～12h。优选地，步骤(6)中，所述轧制的工艺为：每道次变形量最高为10％，总变形量为50％。本专利技术还提供了一种6xxx系再生变形铝合金，其由本专利技术所述的再生变形铝合金熔体的复合处理方法制得。由于6xxx系再生变形铝合金的原料来源复杂，含有Fe、Cu、Mn、Zn等众多杂质元素，且含量较高，如Fe：0.95％，Cu：0.45％。上述杂质元素在合金中易形成粗大易脆的富铁富铜杂质相以及其它低熔点相，破坏基体的连续性，并增大合金的凝固区间，导致合金的热裂敏感性增大，力学性能下降，只能降级使用。而在本专利技术的处理方法中，对再生变形铝合金熔体的净化处理可有效减少气孔和氧化物夹渣，减少裂纹源。同时在Sr变质剂和含C细化剂的作用下，合金中的破碎长针状富铁相转变为汉字状，并与基体结合更为紧密，晶粒进一步细化，抵抗热应力能力加强。Mg元素是6xxx系铝合金中重要的合金元素，添加Mg进行成分调控，合金凝固末期产生的Mg2Si共晶相能够很好的进行补缩，阻止热裂纹的产生，且Mg2Si是6xxx系铝合金主要的硬质强化相，能提升硬度和力学性能。因此，相对于单一变质处理，本专利技术对熔体的复合处理能够有效减小合金的热裂敏感性，同时提升其力学性能，使获得的再生铝合金能满足家居、轻工制造业模具等的要求，不仅可实现再生变形铝合金的保级利用，还可拓展其应用范围和领域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对6xxx系再生变形铝合金熔体进行Mg、Sr变质剂和含C细化剂的复合处理，充分发挥多元复合作用，改善了再生变形铝合金中第二相形态和分布，使得富铁杂质相由针状转变成汉字状，共晶相均匀分布，同时细化晶粒组织，改变合金凝固方式；本专利技术还对熔体进行了净化处理，进一步减少合金中的裂纹源，最后还进行了均匀化和轧制变形控制，最终获得铸造热裂敏感性小、综合力学性能优异和铸造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)熔化6xxx系废铝，扒渣后，得到再生变形铝合金熔体；/n(2)向步骤(1)得到的熔体中加入金属Mg、Al-Ti系列细化剂和Al-10Sr变质剂进行复合处理，熔化后搅拌均匀，保温静置；/n(3)对步骤(2)得到的熔体进行精炼除渣处理，扒渣后保温静置；/n(4)对步骤(3)得到的熔体进行铸造成型，得到再生变形铝合金铸锭；/n(5)对步骤(4)得到的铝合金铸锭进行均匀化热处理，得到铸造板材；/n(6)对步骤(5)得到的铸造板材进行多道次轧制，得到再生变形铝合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)熔化6xxx系废铝，扒渣后，得到再生变形铝合金熔体；
(2)向步骤(1)得到的熔体中加入金属Mg、Al-Ti系列细化剂和Al-10Sr变质剂进行复合处理，熔化后搅拌均匀，保温静置；
(3)对步骤(2)得到的熔体进行精炼除渣处理，扒渣后保温静置；
(4)对步骤(3)得到的熔体进行铸造成型，得到再生变形铝合金铸锭；
(5)对步骤(4)得到的铝合金铸锭进行均匀化热处理，得到铸造板材；
(6)对步骤(5)得到的铸造板材进行多道次轧制，得到再生变形铝合金。


2.如权利要求1所述的再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述Al-Ti系列细化剂的加入量占熔体质量的0.3％～0.7％，所述Al-10Sr变质剂的加入量占熔体质量的0.2％～0.6％，所述金属Mg加入后熔体中Mg的质量百分含量为0.8％～1.4％。


3.如权利要求1所述的再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其特征在于，所述Al-Ti系列细化剂包括含C细化剂和Al-5Ti-B细化剂中的至少一种；优选地，所述Al-Ti系列细化剂为含C细化剂。


4.如权利要求3所述的再生变形铝合金熔体的复合处理方法，其特征在于，所述含C细化剂包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：何健松，杜军，史明波，周炳坚，何杏霖，
申请(专利权)人：清远市正通金属制品有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44