[发明专利]一种采用回收铝制造高强韧铝合金的方法

说明书

本发明描述一种采用回收铝制造高强韧铝合金的方法，特别是采用回收的废旧铝汽车轮毂制造高强韧铝合金的方法。其主要包括熔化旧车轮和加入适量的合金元素，经过成分确认后进行铸造。铸件可以在铸态或者热处理状态下使用。压铸件铸态拉伸屈服强度不低于110MPa，断裂伸长率不低于10％。在固溶和人工时效状态下，拉伸屈服强度不低于310MPa，断裂伸长率不低于8％。采用其他铸造工艺生产的铸件在固溶和人工时效状态下，拉伸屈服强度不低于310MPa，断裂伸长率不低于10％。

技术领域

本发明涉及一种采用回收铝制造高强韧铝合金以及铸件的方法，特别是采用回收的废旧铝车轮制造高强韧铝合金和铸件的方法。

背景技术

自1960年代开始，铝合金在汽车、飞机和火车等交通工具上逐渐得到广泛应用。例如，到2017年，国内的机动车保有量已经突破2.17亿辆，几乎每辆汽车都采用了铝合金零部件。其中，近一半的汽车采用了铝合金车轮。因此市场上存在大量的废旧铝车轮。和新的铝合金相比，熔炼再生铝合金仅需要5％的能量消耗。所以每回收一吨铝可以节约8896升汽油，相当于一个一般家庭十年所消耗的电能。因此，如何采用回收铝合金车轮以及其他废铝生产出高品质材料和工业产品是非常有必要的。

另一方面，轻量化是近年来一个十分迫切的要求，特别是对包括飞机、火车、汽车等运输业的意义非凡。一般认为，若汽车整车重量降低10％、燃油效率就可以提升6％～8％。汽车整车质量每减少100千克、百公里油耗可降低0.3～0.6升，二氧化碳排放可减少约5克/公里。因此汽车轻量化一直以来是大家追求的目标。一种行之有效的办法就是采用轻质高强韧合金，其中高强韧铝合金的大量应用就变得十分迫切。

因此，本发明的第一个目的就是采用回收的废旧铝车轮以及其他废铝制造高强韧铝合金材料以及铸件。

本发明的第二个目的就是使高强韧铝合金铸件既可在铸态下使用，也可以在热处理状态下使用。

本发明的第三个目的就是使高强韧铝合金铸件可用于不同的铸造工艺生产，例如压力铸造、低压铸造、挤压铸造、重力铸造、差压铸造或者砂型铸造等。

发明内容

为实现上述目的，需要采用合适的技术方案。根据本发明的第一个目的，本发明的主要原料就是铝合金旧车轮以及其他废铝，其来源可以是自产的旧车轮、或者是外购的回收产品、或者是其他的合适的废铝。原料本身应该干净、尽量不含油污等。目前，旧车轮的生产合金是Al-Si-Mg，其主要成分为：Cu≤0.10％，Fe≤0.12％，Mg 0.30-0.45％，Mn≤0.05％，Si 6.5-7.5％,Ti≤0.20％,Zn≤0.05％,其他元素单个含量≤0.05％,其他元素总含量≤0.15％。需要注意的是，铝合金车轮表面喷有透明油漆。回收的铝合金车轮可以直接熔化，也可以经过破碎后使用。

如果使用破碎后的产品，一定要避免破碎过程中产生任何夹杂。熔化后，合金熔液的成分需要进行调整。调整的方法是加入纯元素或者中间合金。调整后的成分除了Al元素以外，还包括(重量百分数)：Mg0.1-0.9％、Si7.0-11.5％、Mn≤0.85％、Ti≤0.25％、Zr≤0.25％、Cr≤0.25％、V≤0.25％、Sc≤0.25％、Cu≤0.15％、Fe≤0.15％、Sr≤0.06％、其他元素单个含量≤0.05％、其他元素总含量≤0.15％。需要着重提出的是，根据工艺的不同，合金成分需要进行微小调整。

根据本发明的第二个目的，本发明的合金既可在铸态下使用，也可以在热处理状态下使用。生产的铸件可以在铸态下直接使用，勿须热处理也能够达到高强高韧，比如可以提供不低于10％的断裂伸长率。众所周知的是铸态使用的合金铸件能够节约制造成本。但是热处理可以进一步提高铸件的性能，比如常规的固溶处理可以显著提高铸件的断裂伸长率。又比如时效处理可以显著地提高拉伸屈服强度。因此，各种热处理工艺都可以用来进一步提高所需要的力学性能。经过适当的热处理，合金的屈服强度可以超过310MPa，同时伸长率超过8％。需要强调的是，合金的强度和韧性相互联系。需要高强度的时候，需要牺牲一点韧性。需要高韧性的时候，可以牺牲一点屈服强度。