一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，排放量政策的不斷嚴(yán)苛，汽車輕量化已成為一種發(fā)展趨勢，鋁合金成為汽車輕量化的重要材料，其用量不斷增大。同時汽車速度的不斷提升，對零件的高強(qiáng)高韌性提出更高的要求，擠壓鑄造作為一種新型的工藝方法，逐漸的應(yīng)用于高強(qiáng)高韌性零件的生產(chǎn)，但擠壓鑄造至今沒有專用的材料。隨著汽車飽有量的增加，廢鋁件越來越多，廢鋁件的處理也將成為一個課題。廢鋁件的回收再利用也將越來越受到關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有擠壓鑄造專業(yè)材料的空白以及大量廢棄汽車零件沒有二次利用造成浪費的問題，而提供一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金及其制備方法。
[0004]本發(fā)明一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由8.5%?9.5% 的 S1、0.01%?0.2% 的 Cu、0.9%?1% 的 Mg、0.01%?0.5% 的 Fe、0.01%?0.4%的Μη、0.01%?0.3%的Ti,0.01%?0.1%的Zn和余量為Al制成。
[0005]本發(fā)明一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金的方法是按以下步驟進(jìn)行:
[0006]一、將汽車廢鋁件在熔煉溫度為710°C?730°C的熔煉爐中進(jìn)行熔煉，當(dāng)金屬液完全熔化后，得到熔體熔液；所述汽車廢鋁件為A356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金的混合物；所述熔體熔液按重量百分比由8.5%?9.5%的S1、0.01%?0.2%的Cu、0.01 % ?0.2 % 的 Mg、0.01 % ?0.5 % 的 Fe、0.01 % ?0.4% 的 Mn、0.01 % ?0.3 % 的 T1、0.01%?0.1%的Zn和余量為Al組成；
[0007]二、向步驟一得到的熔體熔液中加入ΑΖ9 IMg合金，在溫度為685 °C?695 °C的條件下保溫Ih?2h后，將高效精煉劑放入鐘罩內(nèi)，然后將鐘罩放入熔體熔液液面下200mm處，并攪拌5min?lOmin，在溫度為685°C?695°C的條件下靜置5min?lOmin，然后使用除澄勺將熔體熔液表面的熔渣清除，澆鑄成型，得到采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量為90%，所述AZ91Mg合金的加入量為步驟一得到的熔體熔液的質(zhì)量的0.8%?1.2% ;所述高效精煉劑的質(zhì)量為步驟一得到的熔體熔液的質(zhì)量的0.15% ;所述采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由8.5%?9.5%的
Si,0.01%?0.2% 的 Cu、0.9%?1% 的 Mg、0.01%?0.5% 的 Fe、0.01%?0.4% 的 Mn、0.01%?0.3%的T1、0.01%?0.1%的Zn和余量為Al組成。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
[0009]本發(fā)明將A356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金按一定比例混合熔煉，由于A356鋁合金為亞共晶合金，ADC12鋁合金接近于共晶合金，ZL102鋁合金為共晶合金，流動性最好。將這三種合金按一定比例混合后，Si含量為8.5?9.5%, Cu含量為< 0.2%，形成一種新的亞共晶合金，比典型的鑄造合金流動性差，Cu含量相對減少，強(qiáng)度降低。向該合金中加入少量的Mg，可以提高強(qiáng)度，卻降低了材料的流動性，而擠壓鑄造是大澆口，慢速成型，多涉及壁厚鑄造件，擠壓鑄造靠壓力將金屬液推入到金屬模型腔中，流動性的降低不妨礙鋁液在模具中的充型。加入Mg以后，可減少了昂貴Cu的用量，減小鋁合金的密度，更適合輕量化。Mg是Al-Si合金的主要強(qiáng)化元素，可與Si形成Mg2Si相，尤其是經(jīng)熱處理后形成大量的Mg2Si強(qiáng)化相，從而有效提高合金的性能。隨著Mg含量增加，形成的Mg2Si也開始大量地固溶于基體中，從而更大地發(fā)揮固溶-沉淀強(qiáng)化效果，隨著Mg的擴(kuò)散，Mn在基體中擴(kuò)散更容易實現(xiàn)，從而彌散強(qiáng)化的程度愈大，所以隨著Mg的增加材料的抗拉強(qiáng)度及硬度均增大。同時本發(fā)明有效的回收利用廢鋁，把廢料變成高品位的原材料，節(jié)約了能源實現(xiàn)了鋁合金材料的可持續(xù)發(fā)展。材料中價格昂貴的Cu元素較少，節(jié)約了成本。形成擠壓鑄造專業(yè)鋁合金材料，填補(bǔ)了擠壓鑄造無專業(yè)材料的空白。新材料配比簡單，具有密度小、強(qiáng)度韌性高及可熱處理等特點。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:本實施方式一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由 8.5%?9.5% 的 S1、0.01%?0.2% 的 Cu、0.9%?1% 的 Mg、0.01%?0.5%的 Fe、0.01%?0.4% 的 Μη、0.01%?0.3% 的 Ti,0.01%?0.1% 的 Zn 和余量為 Al 制成。
[0011]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由9%的S1、0.1%的Cu、l%的Mg、0.2%的Fe、0.2%的Μη、0.2%的T1、0.1%的Zn和余量為Al制成。其他與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由9%的S1、0.02%的Cu、0.95%的Mg、0.4%的Fe、0.3%的Μη、0.2%的T1、0.05%的Zn和余量為Al制成。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0013]【具體實施方式】四:本實施方式一種采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金的方法是按以下步驟進(jìn)行:
[0014]一、將汽車廢鋁件在熔煉溫度為710°C?730°C的熔煉爐中進(jìn)行熔煉，當(dāng)金屬液完全熔化后，得到熔體熔液；所述汽車廢鋁件為A356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金的混合物；所述熔體熔液按重量百分比由8.5%?9.5%的S1、0.01%?0.2%的Cu、0.01 % ?0.2 % 的 Mg、0.01 % ?0.5 % 的 Fe、0.01 % ?0.4% 的 Mn、0.01 % ?0.3 % 的 T1、0.01%?0.1%的Zn和余量為Al組成；
[0015]二、向步驟一得到的熔體熔液中加入AZ91Mg合金，在溫度為685°C?695°C的條件下保溫Ih?2h后，將高效精煉劑放入鐘罩內(nèi)，然后將鐘罩放入熔體熔液液面下200mm處，并攪拌5min?lOmin，在溫度為685°C?695°C的條件下靜置5min?lOmin，然后使用除澄勺將熔體熔液表面的熔渣清除，澆鑄成型，得到采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金；所述AZ91Mg合金中的Mg的含量為90%，所述AZ91Mg合金的加入量為步驟一得到的熔體熔液的質(zhì)量的0.8%?1.2% ;所述高效精煉劑的質(zhì)量為步驟一得到的熔體熔液的質(zhì)量的0.15% ;所述采用汽車廢鋁件再生擠壓鑄造專用鋁合金按重量百分比由8.5%?9.5%的Si,0.01%?0.2% 的 Cu、0.9%?1% 的 Mg、0.01%?0.5% 的 Fe、0.01%?0.4% 的 Mn、0.01%?0.3%的T1、0.01%?0.1%的Zn和余量為Al組成。
[0016]本實施方式中所述汽車廢鋁件為A356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金的混合物，其中A356鋁合金為廢棄汽車輪轂，ADC12鋁合金為廢棄汽車的發(fā)動機(jī)的缸體，ZL102鋁合金為廢棄汽車的其他部位。
[0017]本實施方式利用直讀光譜儀對所述A356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金測定成分可知，A356鋁合金按重量百分比由6.5%?7.5%的S1、0.01%?0.1%的Cu、0.3 % ?0.45 % 的 Mg、0.01 % ?0.12 % 的 Fe、0.01 % ?0.05 % 的 Mn、0.01 % ?0.2 % 的T1、0.01%?0.05%的Zn和余量為Al組成；ADC12鋁合金按重量百分比由9.6%?12%的 S1、1.5%?3.5% 的 Cu、0.01%?0.3% 的 Mg、0.01%?0.9% 的 Fe、0.01%?0.5% 的Mn和余量為Al組成；ZL102鋁合金按重量百分比由10%?13%的S1、0.01%?0.3%的Cu,0.01%?0.1% 的 Mg、0.01%?1%的 Fe、0.01%?0.5%的 Μη、0.01%?0.2% 的 T1、0.01%?0.1%的Zn和余量為Al組成。
[0018]本實施方式中高效精煉劑的作用是除渣和精煉。
[0019]本實施方式將Α356鋁合金、ADC12鋁合金和ZL102鋁合金按一定比例混合熔煉，由于Α356鋁合金為亞共晶合金，ADC12鋁合金接近于共晶合金，ZL102鋁合金為共晶合金，流動性最好。將這三種合金按一定比例混合后，Si含量為8.5?9.5%, Cu含量為< 0.2%,形成一種新的亞共晶合金，比典型的鑄造合金流動性差，Cu含量相對減少，強(qiáng)度降低。向該合金中加入少量的Mg，可以提高強(qiáng)度，卻降低了材料的流動性，而擠壓鑄造是大澆口，慢速成型，多涉及壁厚鑄造件，擠壓鑄造靠壓力將金屬液推入到金屬模型腔中，流動性的降低不妨礙鋁液在模具中的充型。加入Mg以后，可減少了昂貴Cu的用量，減小鋁合金的密度，更適合輕量化。Mg是Al-Si合金的主要強(qiáng)化元素，可與Si形成Mg2Si相，尤其是經(jīng)熱處理后形成大量的Mg2Si強(qiáng)化相，從而有效提高合金的性能。隨著Mg含量增加，形成的Mg2Si也開始大量地固溶于基體中，從而更大地發(fā)揮固溶-沉淀強(qiáng)化效果，隨著Mg的擴(kuò)散，Mn在基體中擴(kuò)散更容易實現(xiàn)，從而彌散強(qiáng)化的程度愈大，所以隨著Mg的增加材料的抗拉強(qiáng)度及硬度均增大。同時本實施方式有效的回收利用廢鋁，把廢料變成高品位的原材料，節(jié)約了能源實現(xiàn)了鋁合金材料的可持續(xù)發(fā)展。材料中價格昂貴的Cu元素較少，節(jié)約了成本。形成擠壓鑄造專業(yè)鋁合金材料，填補(bǔ)了擠壓鑄造無專業(yè)材料的空白。新材料配比簡單，具有密度小、強(qiáng)度韌性高及可熱處理等特點。
[0020]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】四不同的是:步驟一中將汽車廢鋁件在熔煉溫度為720°C的熔煉爐中進(jìn)行熔煉。其他與【具體實施方式】四相同。
[0021]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】四或五不同的是:步驟二中在溫度為690°C的條件下保溫lh。其他與【具體實施方式】四或五相同。
[0022]【具體實施方式】七:本實施