权利要求
1.一种混合再生
铝废料的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
废料预处理，熔铸，均匀化，挤压，人工时效;
所述混合再生铝废料的原材料及其重量百分比为：40-60%的主体料、10-30%的功能料、15-28%的稀释料及2-5%的平衡料，其中，主体料和功能料的重量百分比之和70-80%，稀释料和平衡料的重量百分比之和20-30%;
所述主体料中各组分及其重量百分比为：Si含量为0.20-0.70%;Mg含量为0.45-0.70%;Fe含量为0.10-0.25%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
所述主体料的熔点≥650℃;
所述功能料为壁厚为0.10-0.30mm、比表面积为3×10-3-5×10-3m2/g的薄壁
铝合金废料;
所述功能料中各组分及其重量百分比为：Mg含量为1.65-2.45%;Mn含量为0.50-1.00%;Cu含量为0.03-0.17%;Fe含量为0.30-0.60%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
所述平衡料包括工业硅、纯镁锭、Al-20%Mn中间合金、Al-20%Cr中间合金、Al-60%Cu中间合金、Al-5%V中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述废料预处理包括：将所述原材料在5-8wt%的NaOH溶液中浸泡10-15min，机械研磨剥离电泳涂层，磁选去除铁杂质，破碎主体料，压实主体料和功能料。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述熔铸包括：炉温为740-760℃，投入原料，精炼，扒渣，除气，过滤，铸造;
投入原料的顺序为先投入主体料，再投入功能料，最后投入稀释料及平衡料;
分4-8次投入主体料，第一次与其余次数的质量比为2：1-2;
第二次投入、第三次投入及第四次投入将每次投入的主体料液压压入铝熔体液面下50-100mm，保持30-60s;
每次投入主体料的过程中，搅拌1-2次。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，投入主体料后，熔体温度为670-700℃时，投入功能料，将投入的功能料液压压入铝熔体液面下50-100mm，保持30-60s;
投入功能料的过程中，搅拌1-2次;
当主体料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，当主体料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm;
当功能料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，当功能料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述均匀化的条件包括：以50-60℃/h的速率从20-30℃升温至470-490℃保温2-3h，再以80-100℃/h的速率升温至570-590℃，保温4-5h，再以30-40℃/h的速率降温至500-520℃，保温3-4h，风冷，以30-40℃/h的冷却速率冷却至20-25℃。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述挤压的条件包括：挤压模具温度为450-470℃，铝合金铸棒加热温度为460-490℃，挤压速度为4-7m/min，在线淬火，以150-300℃/min的速率降温至20-25℃。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述人工时效的条件包括：温度为70-210℃，保温4-10h。
8.权利要求1-7中任意一项所述混合再生铝废料的处理方法制得的铝合金，其特征在于，所述铝合金中各组分及其重量百分比为：
Si含量为0.2-1.3%;
Mn含量为≤1.0%;
Mg含量为0.4-1.2%;
Ti含量为≤0.25%;
Fe含量≤0.50%;
V含量为0.05-0.20%;
其它杂质元素单个含量≤0.05%;
其它杂质元素总含量≤0.15%;
余量为Al。
9.根据权利要求8所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金的出水率为88-91%，含氢量为0.15-0.18mL/100g，屈服强度为257.9-280.5MPa，抗拉强度为281.7-316.1MPa，伸长率为10.8-15.2%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及再生铝生产技术领域，具体涉及一种混合再生铝废料的处理方法及其制得的铝合金。
背景技术
[0002]再生铝产业已成为
有色金属工业绿色转型的核心部分。6系铝合金消耗量占变形铝合金市场的50%以上。与传统原
铝冶炼相比，再生6系铝合金可降低能耗70%以上、减少碳排放90%。目前，再生铝生产的废料类原材料为单一品类，如门窗型材废料占比≥60%，但吨铝成本仍然较高。再生铝生产的废料类原材料若采用混合废料，会降低成本，但同时引出氧化烧损、铝液质量、组织缺陷与产品性能的控制难题，如薄壁废料占比增加导致比表面积激增5-8倍、杂质Fe含量升高50%等。
[0003]针对铝合金废料氧化烧损等问题，相关专利提出了解决思路，CN102140579B提出再生铝低温浸没式熔化工艺方法，铝合金产品直收率提高1-5%，但该方法未能避免部分料片浮起暴露，不适用于薄壁(厚度<3mm)、比表面积大的废料。
[0004]针对
再生铝合金产品组织调控方面，现有技术从均匀化热处理制度上提出解决思路，中国专利CN202410080959.4公开再生铝均匀化制度：先在490-500℃保温4-6h，再在530-540℃保温6-12h，该双级均匀化制度未设置低温预处理阶段，难以释放铸造残余应力，导致后续加工易产生裂纹，中国专利CN202311170993.2公开再生铝均匀化制度：320-350℃×1-1.5h→450-500℃×50-60min→180-220℃×2-3h，该制度仅需5.5h，但第一、二阶段易产生应力集中，第三阶段使Mg2Si相提前析出，最终抗拉强度<280MPa，较6系原铝标准低30-50MPa。
[0005]上述技术均存在“单点优化”局限：氧化控制技术未适配混合废料的配比特性，均匀化工艺未考虑氧化夹杂对组织的影响，将氧化烧损与组织调控割裂处理，未意识到氧化夹杂会使晶界上的析出量增加30%，进一步恶化加工性能。
[0006]综上，亟需一种混合再生铝废料的处理方法及其制得的铝合金。
发明内容
[0007]本发明要解决如何提供一种混合再生铝废料的处理方法及其制得的铝合金的技术问题。
[0008]为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种混合再生铝废料的处理方法，其中，所述处理方法包括：
[0009]废料预处理，熔铸，均匀化，挤压，人工时效;
[0010]所述混合再生铝废料的原材料及其重量百分比为：40-60%的主体料、10-30%的功能料、15-28%的稀释料及2-5%的平衡料，其中，主体料和功能料的重量百分比之和70-80%，稀释料和平衡料的重量百分比之和20-30%;
[0011]所述主体料中各组分及其重量百分比为：Si含量为0.20-0.70%;Mg含量为0.45-0.70%;Fe含量为0.10-0.25%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0012]所述主体料的熔点≥650℃;
[0013]所述功能料为壁厚为0.10-0.30mm、比表面积为3×10-3-5×10-3m2/g的薄壁铝合金废料;
[0014]所述功能料中各组分及其重量百分比为：Mg含量为1.65-2.45%;Mn含量为0.50-1.00%;Cu含量为0.03-0.17%;Fe含量为0.30-0.60%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0015]所述稀释料为纯度≥99.70%的原铝锭;
[0016]所述平衡料包括工业硅、纯镁锭、Al-20%Mn中间合金、Al-20%Cr中间合金、Al-60%Cu中间合金、Al-5%V中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1中的至少一种。
[0017]本发明第二方面提供一种上述混合再生铝废料的处理方法制得的铝合金，其中，所述铝合金中各组分及其重量百分比为：
[0018]Si含量为0.2-1.3%;
[0019]Mn含量为≤1.0%;
[0020]Mg含量为0.4-1.2%;
[0021]Ti含量为≤0.25%;
[0022]Fe含量≤0.50%;
[0023]V含量为0.05-0.20%;
[0024]其它杂质元素单个含量≤0.05%;
[0025]其它杂质元素总含量≤0.15%;
[0026]余量为Al。
[0027]本发明的有益效果为：
[0028]1、本发明再生铝的熔炼过程配合液压下压，大幅度缩短废料暴露时间，减少烧损，出水率及吸氢量均符合行业要求。
[0029]2、本发明通过多阶段温度调控实现梯度扩散，实现组织优化，满足汽车材料应用需求。
[0030]3、经济性配料-动态氧化控制-均匀化协同显著提升再生铝T6状态力学性能，接近汽车结构件等原铝产品水平，改变了再生铝仅用于低端铸件的现状，提升了再生铝的产品附加值。
[0031]4、本发明通过混合添加废料并设计合理配比，降低再生铝原材料成本3-6.6%。
附图说明
[0032]图1为铸锭微观组织试样位置示意图;
[0033]图2为静态拉伸试样尺寸示意图;
[0034]图3为实施例2的铸棒均匀化后微观组织图;
[0035]图4为对比例6的铸棒均匀化后微观组织图。
具体实施方式
[0036]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0037]现有技术中，再生铝技术存在单点优化的缺点，会影响加工得到的
铝合金材料的性能。
[0038]本发明中，发明人发现，若控制再生铝原料、调整加工工艺，能够得到可替代原铝的高品质再生铝产品，出水率与含氢量满足行业标准、屈服强度≥265MPa，抗拉强度≥305MPa，伸长率>10%。
[0039]为达此目标，发明人尝试优化再生铝原料组成和加工工艺，发明人发现通过特定的再生铝原料组成和熔铸工艺，则可以实现上述目的，进一步地，特定的均匀化工艺使得铝合金的性能更优异。
[0040]本发明第一方面提供一种混合再生铝废料的处理方法，其中，所述处理方法包括：
[0041]废料预处理，熔铸，均匀化，挤压，人工时效;
[0042]所述混合再生铝废料的原材料及其重量百分比为：40-60%的主体料、10-30%的功能料、15-28%的稀释料及2-5%的平衡料，其中，主体料和功能料的重量百分比之和70-80%，稀释料和平衡料的重量百分比之和20-30%;
[0043]所述主体料中各组分及其重量百分比为：Si含量为0.20-0.70%;Mg含量为0.45-0.70%;Fe含量为0.10-0.25%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0044]所述主体料的熔点≥650℃;
[0045]所述功能料为壁厚为0.10-0.30mm、比表面积为3×10-3-5×10-3m2/g的薄壁铝合金废料;
[0046]所述功能料中各组分及其重量百分比为：Mg含量为1.65-2.45%;Mn含量为0.50-1.00%;Cu含量为0.03-0.17%;Fe含量为0.30-0.60%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0047]所述稀释料为纯度≥99.70%的原铝锭;
[0048]所述平衡料包括工业硅、纯镁锭、Al-20%Mn中间合金、Al-20%Cr中间合金、Al-60%Cu中间合金、Al-5%V中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1中的至少一种。
[0049]本发明中，主体料为高熔点废料，可以为表面处理建筑型材铝合金废料。
[0050]根据本发明，所述废料预处理包括：将所述原材料在5-8wt%的NaOH溶液中浸泡10-15min，机械研磨剥离电泳涂层，磁选去除铁杂质，破碎主体料，压实主体料和功能料。
[0051]本发明中，压实主体料和功能料，减少熔炼时的体积空隙，便于熔铸工艺中的液压下压操作。
[0052]根据本发明，所述熔铸包括：炉温为740-760℃，投入原料，精炼，扒渣，除气，过滤，铸造。
[0053]本发明中，采用99.9%纯氩气和颗粒精炼剂进行除气精炼，熔体温度为730-760℃，氩气流量为10-15L/min，精炼剂用量为2-3kg/吨铝，通过机械扒渣方式除去表面浮渣;单位静置时间为1-1.5m3/h。
[0054]过滤采用石墨转子除气机，除气效率≥50%，双级过滤装置，泡沫陶瓷过滤板，30ppi+50ppi。
[0055]当铸锭直径为80mm时，铸造速度为150-170mm/min。
[0056]根据本发明，投入原料的顺序为先投入主体料，再投入功能料，最后投入稀释料及平衡料。
[0057]本发明中，投入功能料后，取样检测熔体化学成分，根据合金元素与目标成分差距，计算稀释料与平衡料投入量。
[0058]根据本发明，分4-8次投入主体料，第一次与其余次数的质量比为2：1-2。
[0059]根据本发明，第二次投入、第三次投入及第四次投入将每次投入的主体料液压压入铝熔体液面下50-100mm，保持30-60s。
[0060]本发明中，为确保主体料和功能料完全浸没，且内部料不受熔体浮力作用，重新暴露于空气，设定下压时间为30-60s，若时间过短(<30s)导致浸没不充分，若时间过长(>60s)则增加液压系统的能耗。
[0061]每次投入主体料的过程中，搅拌1-2次。
[0062]根据本发明，投入主体料后，熔体温度为670-700℃时，投入功能料，将投入的功能料液压压入铝熔体液面下50-100mm，保持30-60s;
[0063]投入功能料的过程中，搅拌1-2次;
[0064]根据本发明一些优选的实施例，当主体料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，当主体料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm。
[0065]根据本发明一些优选的实施例，当功能料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，当功能料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm。
[0066]根据本发明，所述均匀化的条件包括：以50-60℃/h的速率从50-60℃升温至470-490℃保温2-3h，再以80-100℃/h的速率升温至570-590℃，保温4-5h，再以30-40℃/h的速率降温至500-520℃，保温3-4h，风冷，以30-40℃/h的冷却速率冷却至20-25℃。
[0067]本发明中，混合废料中Fe等杂质相易聚集、有害相(如β-AlFeSi)含量较高，通过特定的三级温度协同调控杂质相形态与分布，以50-60℃/h的慢速从室温升至470-490℃，进行低温预处理，此温度可促进难扩散元素Fe、Mn在晶界与晶内的均匀分布，并释放铸造残余应力，为后续高温阶段的元素扩散奠定基础;以80-100℃/h中速升至570-590℃，进入高温强化阶段，可使混合废料中因杂质偏高而增多的β相转变率达90%以上，同时促进Si、Mg元素扩散，消除因废料混合导致的成分偏析;以30-40℃/h的慢速降温至500-520℃，此阶段可稳定α-AlFeSi相的形态与分布，防止其在降温过程中异常粗化，同时进一步释放高温阶段产生的热应力，平衡强度与塑性，三个阶段依次通过应力释放、相转变与均匀化及组织稳定的递进关系，避免因应力集中导致开裂，解决混合废料可能导致的组织缺陷，实现高强度和高塑形的平衡。
[0068]根据本发明，所述挤压的条件包括：挤压模具温度为450-470℃，铝合金铸棒加热温度为460-490℃，挤压速度为4-7m/min，在线淬火，以150-300℃/min的速率降温至20-25℃。
[0069]根据本发明，所述挤压的条件包括：挤压模具温度为450-470℃，铝合金铸棒加热温度为460-490℃，挤压速度为4-7m/min，在线淬火，以150-300℃/min的速率降温至20-25℃。
[0070]本发明第二方面提供一种上述混合再生铝废料的处理方法制得的铝合金，其中，所述铝合金中各组分及其重量百分比为：
[0071]Si含量为0.2-1.3%;
[0072]Mn含量为≤1.0%;
[0073]Mg含量为0.4-1.2%;
[0074]Ti含量为≤0.25%;
[0075]Fe含量≤0.50%;
[0076]V含量为0.05-0.20%;
[0077]其它杂质元素单个含量≤0.05%;
[0078]其它杂质元素总含量≤0.15%;
[0079]余量为Al。
[0080]根据本发明，所述铝合金的出水率为88-91%，含氢量为0.15-0.18mL/100g，屈服强度为257.9-280.5MPa，抗拉强度为281.7-316.1MPa，伸长率为10.8-15.2%。
[0081]测试方法
[0082]化学成分测试样品为取样器取样，样品尺寸为φ60mm×8mm，试验过程及试验方法依照GB/T 7999-2015《铝及铝合金光电制度发射光谱分析方法》，进行3次重复检测，取平均值。
[0083]出水率反映
再生铝熔炼过程中有效金属的回收率，体现气体及挥发性杂质的去除效果。记录投入熔炉的原材料总质量m总(精确至0.01kg)，熔炼完成后，收集铸锭及可回收铝液，称量得到产出铝熔体总质量m产(精确至0.01kg)。
[0084]出水率计算公式为：出水率=m总/m产×100%。
[0085]采用减压凝固法测定铝液含氢量。使用取样器，在熔炼炉内铝液深度1/2-2/3处抽取熔体，注入标准试样管，迅速密封试样管两端，确保无气体泄漏。将试样管放入减压凝固装置，按照GB/T24487-2009《铝及铝合金熔体氢气含量的测定减压凝固法》规定的程序操作，设定减压温度为715-725℃、减压时间为10-15min，待装置自动计算并输出含氢量数据。每组试验重复3次，取平均值，含氢量结果以mL/100g为单位，保留3位小数。
[0086]铸锭微观组织试样位置如说明书附图1所示，其中D为80mm。将加工好的试样在ZEISS AXIO型金相显微镜下进行观察，试验过程按照GB/T3246.1-2024《变形铝及铝合金制品组织检验方法 第1部分：显微组织检验方法》进行。
[0087]静态拉伸试样尺寸如说明书附图2所示，将加工好的拉伸试样在AG-X 100kN电子万能试验机进行，试验过程按照GB/T 228.1-2021≪金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法≫进行，引伸仪标距为50mm，试验采用应变速率控制，在弹性阶段和规定塑性延伸强度阶段应变速率为0.00025s-1，达到引伸计限定值后卸下引伸计，试验速度按照位移速度0.0067mm·s-1进行直至试样断裂，每组进行3次重复试验，取平均值。
[0088]实施例1
[0089]预处理：
[0090]将原材料在7wt%的NaOH溶液中浸泡12min，机械研磨剥离电泳涂层，磁选去除铁杂质，破碎主体料，压实主体料和功能料。
[0091]主体料中各组分及其重量百分比为：Si含量为0.37%;Mg含量为0.50%;Fe含量为0.12%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0092]主体料的熔点≥650℃;
[0093]功能料为壁厚为0.20mm、比表面积为4×10-3m2/g的薄壁铝合金废料
[0094]功能料中各组分及其重量百分比为：Mg含量为1.88%;Mn含量为0.80%;Cu含量为0.17%;Fe含量为0.45%;其它杂质元素单个含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al;
[0095]稀释料纯度为99.70%的原铝锭;
[0096]平衡料包括工业硅、纯镁锭、Al-20%Mn中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1。
[0097]熔铸：
[0098]原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=40：30：27：3。
[0099]炉温为750℃，先投入主体料，再投入功能料，最后投入稀释料及平衡料，分四次投入主体料，四次投入的重量比为2：1：1：1，每次投入主体料的过程中，搅拌1-2次。
[0100]当主体料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，保持60s，当主体料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm，保持30s;
[0101]当功能料半径≥30mm时，液压压入铝熔体液面下100mm，保持60s，当功能料半径<30mm时，液压压入铝熔体液面下50mm，保持30s。
[0102]采用99.9%纯氩气和颗粒精炼剂进行除气精炼，熔体温度为740℃，氩气流量为13L/min，精炼剂用量为2.5kg/吨铝，通过机械扒渣方式除去表面浮渣，单位静置时间为1.2m3/h。
[0103]过滤采用石墨转子除气机，除气效率≥50%，双级过滤装置，泡沫陶瓷过滤板，30ppi+50ppi。
[0104]铸锭直径为80mm，铸造速度为160mm/min。
[0105]均匀化处理：
[0106]以55℃/h的速率从25℃升温至480℃保温2.5h，再以90℃/h的速率升温至580℃，保温4.5h，再以35℃/h的速率降温至510℃，保温3.5h，风冷，以35℃/min的冷却速率冷却至25℃，得到均质后的铝合金铸棒。
[0107]挤压：
[0108]挤压模具温度为460℃，铝合金铸棒加热温度为475℃，挤压速度为5m/min，在线淬火，以200℃/min的速率降温至25℃。
[0109]人工时效：
[0110]温度为175℃，保温8h。
[0111]制得铝合金A1。
[0112]铝合金A1中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe：0.20%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0113]实施例2
[0114]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=50：20：27：3。
[0115]制得铝合金A2。
[0116]铝合金A2中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe：0.17%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0117]实施例3
[0118]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=50：30：17：3。
[0119]制得铝合金A3。
[0120]铝合金A3中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe:0.21%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0121]实施例4
[0122]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=60：10：26：4。
[0123]制得铝合金A4。
[0124]铝合金A4中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe:0.13%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0125]实施例5
[0126]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=60：20：17：3。
[0127]制得铝合金A5。
[0128]铝合金A5中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe:0.18%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0129]实施例6
[0130]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=60：20：18：2。平衡料包括工业硅、Al-20%Mn中间合金、Al-20%Cr中间合金、Al-60%Cu中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1。
[0131]制得铝合金A6。
[0132]铝合金A6中各组分及其重量百分比为：Si：0.73%，Cu：0.13%，Mn：0.25%，Mg：0.58%，Cr：0.15%，Fe：0.16%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0133]实施例7
[0134]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=60：20：16：4，平衡料为工业硅、纯镁锭、Al-60%Cu中间合金、Al-5%V中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1。
[0135]制得铝合金A7。
[0136]铝合金A7中各组分及其重量百分比为：Si：0.68%，Cu：0.13%，Mn：0.08%，Mg：0.55%，V：0.06%，Fe：0.16%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0137]实施例8
[0138]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，以50℃/h的速率从20℃升温至470℃保温2h，再以80℃/h的速率升温至570℃，保温4h，再以30℃/h的速率降温至500℃，保温3h，风冷，以30℃/h的冷却速率冷却至20℃，得到均质后的铝合金铸棒。
[0139]制得铝合金A8。
[0140]铝合金A8中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe:0.17%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0141]实施例9(权利要求6中右边界值)
[0142]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，以60℃/h的速率从30℃升温至490℃保温3h，再以100℃/h的速率升温至590℃，保温5h，再以40℃/h的速率降温至520℃，保温4h，风冷，以40℃/h的冷却速率冷却至25℃，得到均质后的铝合金铸棒。
[0143]制得铝合金A9。
[0144]铝合金A9中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe:0.17%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0145]对比例1
[0146]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=40：40：17：3。平衡料包括工业硅、Al-20%Mn中间合金及铝钛硼丝AlTi5B1。
[0147]制得铝合金DA1。
[0148]铝合金DA1中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe：0.25%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0149]对比例2
[0150]按照实施例1的处理方法制备铝合金，不同的是，原材料及其重量百分比为：主体料：功能料：稀释料：平衡料=60：30：7：3。
[0151]制得铝合金DA2。
[0152]铝合金DA2中各组分及其重量百分比为：Si：1.00%，Mn：0.60%，Mg：0.93%，Ti：0.02%，Fe：0.20%，其它杂质元素总含量≤0.05%;其它杂质元素总含量≤0.15%;余量为Al。
[0153]对比例3
[0154]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，熔铸工艺中，投入主体料及功能料无液压下压。
[0155]制得铝合金DA3。
[0156]对比例4
[0157]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，铸棒均匀化制度为560℃×10h。
[0158]制得铝合金DA4。
[0159]对比例5
[0160]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，以40℃/h的速率从40℃升温至460℃保温1h，再以70℃/h的速率升温至560℃，保3h，再以20℃/h的速率降温至490℃，保温2h，风冷，以20℃/min的冷却速率冷却至15℃，得到均质后的铝合金铸棒。
[0161]制得铝合金DA5。
[0162]对比例6
[0163]按照实施例2的处理方法制备铝合金，不同的是，以70℃/h的速率从70℃升温至500℃保温4h，再以110℃/h的速率升温至600℃，保温6h，再以50℃/h的速率降温至530℃，保温5h，风冷，以50℃/min的冷却速率冷却至30℃，得到均质后的铝合金铸棒。
[0164]制得铝合金DA6。
[0165]对A1-A9、DA1-DA6进行性能测试，如表1所示
[0166]表1
[0167]
[0168]出水率反映铝液中气体及挥发性杂质的去除效果，数值越高越好，行业优质标准为≥85%。含氢量指铝液中氢气溶解量，行业合格标准为≤0.20mL/100g。
[0169]通过实施例与对比例的比较，可以看出，所有实施例的出水率与含氢量结果均满足行业标准，对比例2、对比例4、对比例5均不满足。
[0170]对比例2中，功能料过量，出水率与含氢量结果不合格，功能料为薄壁结构，比表面积是主体料的2-3倍。当功能料占比从30%增至40%时，废料比表面积增加，即使采取下压操作也难以使过量的功能料完全浸没，废料暴露时间延长，降低出水率(80%)。此外，功能料中Mn、Mg等元素含量高于主体料，功能料过量时，更易形成复杂的金属间化合物，在晶界处聚集，成为氢气陷阱，氢气吸附量增至0.21mL/100g。
[0171]对比例4中，主体料与功能料的总比例超出范围，出水率与含氢量结果不合格，稀释料占比仅不足10%，其净化缓冲的作用减弱，再生铝熔体中气体杂质增多，出水率降至83%，氢气吸附量增至0.21mL/100g。
[0172]对比例5中，熔炼过程未启用液压下压装置，出水率与含氢量结果不合格。无下压时，大部分废料会与空气直接接触，氧化烧损严重，且吸氢情况加重。空气中的水分(H2O)通过氧化膜裂缝与铝反应生成氢气，公式为2Al + 3H2O → Al2O3+ 3H2。对比例5的出水率与含氢量分别仅为75%和0.25mL/100g。所有实施例采用液压下压，平均出水率增至89%，平均含氢量降至0.16mL/100g。投入废料时，同步采用液压下压，可将废料完全浸没于熔体内，减少废料暴露时间。但是，若废料总量过量或功能料过量，采用液压下压减少的废料烧损并不能弥补废料超标带来的缺陷，例如对比例4。
[0173]通过等效圆直径法测得实施例的第二相平均尺寸均值约为7.8μm，而对比例6废料配比与实施例2相同，采用传统单级均匀化制度，第二相平均尺寸达到15.0μm，说明传统单级的均匀化制度难以优化再生铝中的第二相。实施例采用本发明特定的三级均匀化制度，470-490℃低温阶段为难扩散元素在高温阶段扩散提高空间，且该阶段可释放一部分因铸造冷却不均造成的残余应力;570-590℃属高温强化阶段，此阶段实现第二相溶解与重排;降温速率30-40℃/h缓慢降温至500-520℃，进入中温稳定阶段，采用缓慢降温可深度消除残余应力，避免后续加工开裂，在中温阶段可降低高温阶段的位错密度，提升塑性。
[0174]说明书附图3和说明书附图4分别为实施例2和对比例6的铸棒均匀化后微观组织照片。由图3可知，实施例2组织中晶界相对细窄，未出现明显增厚情况，第二相细小，分散分布，多为短条状或细小颗粒，在基体中分布较为均匀，无明显的团聚、连续网状等不良分布形态。组织经三级均匀化后，β有害相充分转变，形貌圆润、分布均匀，由图4可知，对比例6组织中第二相的尺寸明显更大，形态更为复杂，存在较多连续的、粗大的网状或不规则块状第二相，分布均匀性较差，局部有明显的团聚现象。单级均匀化未有效调控Fe相转变，组织缺陷多，性能劣化。
[0175]实施例1-5的屈服强度≥265MPa，抗拉强度≥305MPa，伸长率>10%，实施例6-7的屈服强度≥250MPa，抗拉强度≥270MPa，伸长率>12%。对比例2中功能料过量，对比例4中废料总量过量，两种合金引入更多杂质元素，组织中易存在复杂的含Fe金属间化合物，降低力学性能，即使采用液压下压配合特定的三级均匀化也无法弥补该损失，对比例5无液压下压，与实施例2对比，烧损严重，力学性能明显下降，对比例6采用传统单级均匀化，与实施例2对比，组织优化效果差，力学性能明显下降。
[0176]通过性能验证，功能料重量百分比为10-30%，主体料和功能料的重量百分比之和70-80%，采用特定的液压下压，特定的三级均匀化制度，能够制得屈服强度≥265MPa，抗拉强度≥305MPa，伸长率≥10%的铝合金，且原料成本至少降低3%。
[0177]以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
说明书附图(4)
声明：
“混合再生铝废料的处理方法及其制得的铝合金” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：辽阳象屿铝业有限公司
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