利用再生铝制备的高性能铝合金及制备方法技术

本发明专利技术公开了利用再生铝制备的高性能铝合金及制备方法，利用再生铝制备高性能铝合金的方法，包括以下步骤：将再生铝熔化、除气，得到铝熔体；然后将需要补加的金属元素加入到铝熔体内，同时加入除铁剂，得到合金熔体；将合金熔体加热至870

【技术实现步骤摘要】
利用再生铝制备的高性能铝合金及制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金
，具体属于利用再生铝制备的高性能铝合金及制备方法。

技术介绍

[0002]我国铝行业消费稳步增长，新能源带来的轻量化需求大大拓展了铝消费增长空间。我国铝行业供给侧改革为电解铝产能设定了上限，目前电解铝产能逐渐逼近上限，未来可能出现铝供应缺口。但是铝具有良好的回收利用性，再生铝能耗仅为原铝5％，仅产生0.5吨二氧化碳排放。根据国内的数据，与生产等量的原铝相比，生产1吨再生铝相当于节约3.4吨标准煤，节水14立方米，减少固体废物排放20吨。但是利用现有的再生铝生产高性能铝合金的过程中，部分金属元素的含量无法得到有效的控制，从而使加工出的铝合金的性能无法满足使用需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供利用再生铝制备的高性能铝合金及制备方法，克服了现有技术的不足，有效的降低了铝合金内的铁含量，提高了铝合金的力学性能。
[0004]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：
[0005]利用再生铝制备高性能铝合金的方法，包括以下步骤：
[0006]S1，将熔炉温度升高至700
‑
750℃，将再生铝投入到炉内熔化，再生铝熔化完全后，除气，得到铝熔体；
[0007]S2，对铝熔体进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素加入到铝熔体内，同时加入除铁剂，经充分扩散、吸收，得到合金熔体；
[0008]S3，将合金熔体加热至870
‑
920℃，然后在炉底通入氮气，使合金熔体迅速冷却至650
‑
680℃，保温搅拌30
‑
50min，经扒渣、除气后，使用氩气进行精炼；
[0009]S4，精炼过程中再次进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素加入到合金熔体内，经充分扩散、吸收，得到精炼熔体；
[0010]S5，向精炼熔体内加入晶粒细化剂，搅拌1
‑
2h，然后使用泡沫陶瓷过滤板过滤，将过滤后的精炼熔体放入铸锭机中铸块成型制得铝合金。
[0011]其中，所述除铁剂为Ti
‑
Mn
‑
Al，Ti
‑
Mn
‑
Al中各组分的重量百分数为：Mn 2％、Al 4％、余量为Ti和不可避免的杂质。
[0012]其中，所述晶粒细化剂为Al
‑
Mo
‑
W
‑
Ti，Al
‑
Mo
‑
W
‑
Ti中各组分的重量百分数为：W 10
‑
15％、Mo 20
‑
30％、Al 45
‑
60％、Ti 5
‑
15％、余量为不可避免的杂质。
[0013]制备的高性能铝合金，按重量百分比计，包括：镁1.5
‑
2％、铜1.5
‑
2％、硅0.08
‑
1.2％、锰0.2
‑
0.3％、铁0.5
‑
1.5％、钛0.02
‑
0.04％、钼0.05
‑
0.08％、钨0.03
‑
0.05％、钙0.01
‑
0.02％、余量为铝和不可避免的杂质。
[0014]本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：
[0015]1、本专利技术通过在铝熔体内加入除铁剂，使铝熔体内补加的金属元素铜和镁能够有效的扩散到铝熔体内，且除铁剂Ti
‑
Mn
‑
Al内的镁钙合金中的Mn能够向铝熔体内扩散，形成的晶格间隙能够对铝熔体内的铁原子进行吸附，同时由于铁原子的半径略大于锰原子，从而使铁原子被镁钙的晶格固定，在冷却后，经扒渣，使合金熔体内的铁含量得到了大幅降低，从而提高了铝合金的延伸性能；
[0016]2、本专利技术使用Al
‑
Mo
‑
W
‑
Ti作为晶粒细化剂，使铝合金的晶粒得到了细化，同时Mo、W、Ti形成的位错等缺陷有效的提高了合金的硬度和强度。
具体实施方式
[0017]下面将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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0018]本专利技术使用的再生铝以回收易拉罐为原料，制备方法为：将废铝原料(回收易拉罐)破碎至1cm左右的颗粒，然后进行清洗，清洗干净后烘干，并依次经风选和磁选，得到废铝颗粒；将废铝颗粒和占废铝颗粒2wt％的除渣剂送入熔炼炉加热至进行1000℃熔化，并使用搅拌装置进行单向搅拌，搅拌速度为5转/min，除渣剂由碳酸镁和碳酸钙按质量比0.8:0.8组成；使铝液在熔炼炉内转动；在铝液转动过程中取出熔炼炉内的上层铝液，然后将取出的铝液在管道内进行流动除杂，管道内铝液的深度为20cm，管道内铝液的流速为3m/min，管道的长20m，宽度20cm，管道分为高温区、中温区和低温区，高温区的温度为900℃，中温区的温度为750℃，低温区的温度为680℃，管道内的上层铝液从高温区逐步流向低温区，高温区、中温区和低温区的长度分别为管道长度的三分之一；将管道内离管道底部5cm部分的铝液送回熔炼炉；将管道其余铝液送入铸锭机中铸块成型制得再生铝，再生铝内的铝含量为93.60wt％，硅含量为1.08wt％。
[0019]实施例1
[0020]将熔炉温度升高至700℃，将再生铝投入到炉内熔化，再生铝熔化完全后，除气，得到铝熔体；对铝熔体进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素加入到铝熔体内，同时加入铝熔体7.5wt％的除铁剂Ti
‑
Mn
‑
Al粉末(Ti
‑
Mn
‑
Al中各组分的重量百分数为：Mn2％、Al 4％、余量为Ti和不可避免的杂质，粒径为0.2
‑
1.0um)经充分扩散、吸收，得到合金熔体；
[0021]将合金熔体加热至870℃，然后在炉底通入氮气，使合金熔体迅速冷却至650℃，保温搅拌30min，经扒渣、除气后，使用氩气进行精炼；精炼过程中再次进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素(可以使用铜铝合金、镁铝合金或者金属镁或金属铜等)加入到合金熔体内，经充分扩散、吸收，得到精炼熔体；向精炼熔体内加入0.2wt％的晶粒细化剂(晶粒细化剂为Al
‑
Mo
‑
W
‑
Ti，Al
‑
Mo
‑
W
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用再生铝制备高性能铝合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将熔炉温度升高至700
‑
750℃，将再生铝投入到炉内熔化，再生铝熔化完全后，除气，得到铝熔体；S2，对铝熔体进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素加入到铝熔体内，同时加入除铁剂，经充分扩散、吸收，得到合金熔体；S3，将合金熔体加热至870
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920℃，然后在炉底通入氮气，使合金熔体迅速冷却至650
‑
680℃，保温搅拌30
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50min，经扒渣、除气后，使用氩气进行精炼；S4，精炼过程中再次进行取样分析，根据目标铝合金的成分配方计算需要添加的元素量，然后将需要补加的金属元素加入到合金熔体内，经充分扩散、吸收，得到精炼熔体；S5，向精炼熔体内加入晶粒细化剂，搅拌1
‑
2h，然后使用泡沫陶瓷过滤板过滤，将过滤后的精炼熔体放入铸锭机中铸块成型制得铝合金。2.根据权利要求1所述的利用再生铝制备高性能铝合金的方法，其特征在于，所述除铁剂为Ti
‑
Mn
‑
Al，Ti
‑
Mn
‑
Al中各组分的重量百分数为：Mn 2％、Al ...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭世龙，王晓菲，
申请(专利权)人：安徽百圣鑫金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：