[发明专利]一种固态再生铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，尤其涉及一种再生铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金由于具有较高的比强度，良好的延展性、导电性、导热性及耐腐蚀性等优 点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中，是继钢铁之后使 用量最大的金属材料，对国民经济发展有很大的支撑作用。我国铝矿资源储量仅占世 界的1.94％，但铝合金消费量却占世界的40％，同时以年均7.2％的速度增加，至20l1 年中国原铝消费已超过1800万吨。原生铝合金的冶炼生产工艺过程消耗大量的能量。 因此如何高效、合理的使利用有限的铝合金资源，成为人们长期以来非常关注的一个 课题。在用铝合金生产各类产品的过程中会产生大量的车削废屑，如果将这些车削废 屑回收再利用，不仅会大大节约资源和能源，而且会显著减少环境污染，同时还可以 降低铝合金制品的生产成本，具有非常显著的社会效益和经济效益。传统的铝合金车 削屑再生工艺主要是通过重熔的方式，这样不仅破坏了材料原有的显微结构，而且消 耗大量的能量耗高，同时也因为氧化损失相当一部分，回收率低，制造成本大大增加。 固态再生铝合金车削屑具有非常广阔的市场前景和竞争力。这是因为与传统重熔方法 相比，它不需要通过熔化就可以直接将铝合金屑转化为高致密度、高性能与原生铝合 金性能相媲美或更优的型材或近净成型零部件。根据资料Fogagnolo,J.B.,E.M. Ruiz-Navas,etal(2003)JMaterProcTech143:792和Gronostajski,J.,H.Marciniak,etal. (2000).JMaterProcTech106:34显示：重熔铝合金回收率只有54.1％，能耗却高达 17.5kJ/g，而固态再生铝合金回收率高达95.2％，能耗却低至5.6kJ/g。近年来随着全球 铝合金资源的日益缺乏，以及人们对能源和环境的关注程度日益升高，人们对固态再 生铝合金的呼声也越来越高。

RyoichiChiba等人(RyoichiChiba,TamonNakamura,MitsutoshiKuroda,JournalofMaterialsProcessingTechnology211(2011)1878–1887)通过对Al-7％Si-0.4％Mg合金屑进行冷挤压然后再冷轧的工艺制备出了再生Al-7％Si-0.4％Mg合金材料，这种材料的拉伸屈服强度在180MPa左右，抗拉强度达到230MPa左右，然而延展率却不到2％，这样低的拉伸延展率导致材料无法在工业中应用。低延伸率的主要原因是在挤压和轧制过程中由于温度较低，铝合金屑没有实现很好的冶金结合。TakashiTAKAHASHI等人(TakashiTAKAHASHI,YujiKUME,MakotoKOBASHIandNaoyukiKANETAKE,JournalofJapanInstituteofLightMetals,Vol.59,No.7(2009),pp.354–358)通过高压扭转工艺成功的将6063铝合金屑转化为性能很好的块体材料，通过这种工艺回收的6063铝合金的拉伸延展率达到了15％，但由于这种工艺对制备的材料尺寸有很大限制，因此很难用于工业化生产。W.Tang等人(W.Tang,A.P.Reynolds,JournalofMaterialsProcessingTechnology210(2010)2231–2237)以2050铝合金屑和2195铝合金屑为原料，通过摩擦挤压的工艺制备出了表面质量很好的2050和2195铝合金线材，热处理以后材料的硬度超过了140HV。V.Güley等人(V.Güley,A.Güzel,A.N.BenKhalifa,A.E.Tekkaya,W.Z.Misiolek,MaterialsScience&EngineeringA574(2013)163–175)利用孔道模对6060铝合金屑进行了热挤压，从而制备出了6060铝合金再生材料，这种材料的拉伸屈服强度为50MPa，抗拉强度为132MPa，延伸率为25.4％。由于这种孔道模结构比较复杂，将会导致模具的制作成本大大提高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种力学性能、物理性能等综合性能优异的 固态再生铝合金及其低成本、低能耗的制备方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度、 屈服强度、延伸率性能等综合性能优异的固态再生铝合金及其工艺简便、成本低廉 的制备方法。