本發明屬于鋁合金制備
技術領域：
，具體涉及一種廢鋁再生耐磨鋁合金及其制備方法。
背景技術：
：耐磨鋁合金通常指硅含量超過共晶點的鋁硅合金。耐磨鋁合金廣泛用于發動機和內燃機的活塞，壓縮機葉輪和高速齒輪泵的軸承等做高速摩擦運動的零部件。隨著我國汽車、船舶、軌道交通等的迅速發展，對耐磨鋁合金的需求越來越多。文獻資料檢索發現，現有技術主要以原生鋁為原材料，在熔煉鑄造過程中再加入硅、銅、鎂、錳等合金元素來制備耐磨鋁合金。眾所周知，原生鋁由氧化鋁電解制得，而鋁電解為高能耗產業，生產1噸電解鋁的總能耗相當于9000公斤的標準煤，同時還會排放大量的二氧化碳、粉塵和固體廢棄物，造成嚴重的環境污染。由于現有技術主要以原生鋁為原材料，通過添加大量合金元素來制備耐磨鋁合金，導致耐磨鋁合金的生產成本較高，推廣應用十分困難。我國是鋁材生產和消費大國，每年源源不斷地產生大量的廢鋁。利用廢鋁再生鋁合金，可以顯著降低鋁合金的生產成本，并大大減少能源的消耗以及二氧化碳、粉塵和固體廢棄物的排放。但我國大部分的廢鋁目前主要用于再生低附加值的鑄造鋁合金，廢鋁中含有的硅、銅、鎂、錳等合金元素并沒有得到有效利用，造成資源的巨大浪費。因此，充分利用廢鋁中含有的大量合金元素直接再生高附加值的耐磨鋁合金，對于提高廢鋁的使用價值、降低耐磨鋁合金的生產成本具有十分重要的意義。技術實現要素：本發明的目的在于針對現有技術存在的問題與不足，提供一種廢鋁再生耐磨鋁合金及其制備方法，以廢鋁為主要原材料直接再生耐磨鋁合金，提高廢鋁的使用價值，降低耐磨鋁合金的生產成本。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種廢鋁再生耐磨鋁合金，該耐磨鋁合金的原材料組成按質量百分比為：49.5~51.5%的廢舊發動機缸體，30.5~32.0%的廢舊汽車水箱，16.0~18.5%的廢舊電器殼體，0.1~0.3%的鋁鈦合金，0.3~0.5%的鋁磷合金。所述廢鋁再生耐磨鋁合金的制備方法由以下步驟組成：（1）將廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體在680~740℃加熱熔化成鋁合金液；（2）將鋁鈦合金和鋁磷合金加入到步驟（1）的鋁合金液中進行細化變質處理；（3）用六氯乙烷對步驟（2）的鋁合金液進行精煉除氣除渣處理；（4）將步驟（3）的鋁合金液在650~720℃鑄造成鋁合金；（5）將步驟（4）的鋁合金在510~530℃固溶1~5小時，水淬后在145~155℃時效6~12小時，隨爐冷卻后得到所述耐磨鋁合金。上述廢舊發動機缸體的化學成分及質量百分比為：Si15.5~17.5%，Cu1.1~1.9%，Mg0.1~0.3%，Mn0.05~0.17%，Fe≤0.8%，Ti≤0.01%，余量為Al。上述廢舊汽車水箱的化學成分及質量百分比為：Si4.8~6.2%，Mn1.0~1.5%，Cu0.05~0.2%，Fe≤0.8%，Cr≤0.5%，Zn≤0.3%，余量為Al。上述廢舊電器殼體的化學成分及質量百分比為：Si9.5~10.5%，Cu0.8~1.2%，Mg0.1~0.3%，Mn0.05~0.12%，Fe≤0.8%，Ti≤0.01%，余量為Al。上述鋁鈦合金的化學成分及質量百分比為：Ti9.5~10.5%，Fe≤0.3%，V≤0.02%，Si≤0.2%，余量為Al。上述鋁磷合金的化學成分及質量百分比為：P4.5~5.5%，Fe≤0.3%，V≤0.02%，Si≤0.2%，余量為Al。所述六氯乙烷的用量為原材料總質量的0.3~0.5%。本發明以廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體為主要原材料，添加少量鋁鈦合金和鋁磷合金，通過優化廢鋁原材料的組成直接再生耐磨鋁合金，獲得含有Si、Cu、Mg、Mn、Ti、P等元素多元復合微合金化的耐磨鋁合金，鋁合金中含有大量的Si硬質顆粒，起到耐磨作用。Cu元素可以固溶在鋁基體中起到固溶強化作用，Mg與Si可形成Mg2Si強化相，提高鋁合金強度。Mn與Al形成Al6Mn金屬間化合物，Al6Mn金屬間化合物具有熔點高、數量多和尺寸細小的特點，在鋁合金中可以阻礙晶界的滑移和位錯的運動，提高鋁合金的高溫性能的穩定性。Ti元素在鋁合金中可以細化鋁晶粒，P元素可以變質Si相，提高鋁合金的強韌性。本發明與現有技術相比，具有如下有益效果：（1）本發明耐磨鋁合金是以廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體為主要原材料直接再生得到，不需要使用原生鋁和添加Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，因此具有較低的生產成本，比現有同類耐磨鋁合金的生產成本低30%以上。（2）本發明耐磨鋁合金具有較高的強度、硬度和耐磨性，其室溫抗拉強度大于300MPa，硬度大于400HV，磨損率小于0.7×10-6g/m，滿足缸套、活塞、齒輪泵軸承等高速摩擦運動零部件的要求，具有廣闊的應用前景。具體實施方式下面結合具體實例對本發明的技術方案作進一步的說明。實施例1耐磨鋁合金的原材料組成按質量百分比為：49.5%的廢舊發動機缸體（化學成分及質量百分比為：Si15.5%，Cu1.9%，Mg0.2%，Mn0.15%，Fe0.7%，Ti0.01%，余量為Al），32.0%的廢舊汽車水箱（化學成分及質量百分比為：Si4.8%，Mn1.0%，Cu0.05%，Fe0.4%，Cr0.4%，Zn0.2%，余量為Al），18%的廢舊電器殼體（化學成分及質量百分比為：Si9.5%，Cu0.8%，Mg0.1%，Mn0.12%，Fe0.8%，Ti0.01%，余量為Al），0.2%的鋁鈦合金（化學成分及質量百分比為：Ti10%，Fe0.15%，V0.02%，Si0.1%，余量為Al），0.3%的鋁磷合金（化學成分及質量百分比為：P5%，Fe0.1%，V0.02%，Si0.1%，余量為Al）。耐磨鋁合金的制備方法步驟如下：（1）將廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體在680℃加熱熔化成鋁合金液；（2）將鋁鈦合金和鋁磷合金加入到步驟（1）的鋁合金液中進行細化變質處理；（3）用原材料總質量百分比為0.3%的六氯乙烷對步驟（2）的鋁合金液進行精煉除氣除渣處理；（4）將步驟（3）的鋁合金液在650℃鑄造成鋁合金；（5）將步驟（4）的鋁合金在510℃固溶5小時，水淬后在145℃時效12小時，隨爐冷卻后得到所述耐磨鋁合金。實施例2耐磨鋁合金的原材料組成按質量百分比為：51.5%的廢舊發動機缸體（化學成分及質量百分比為：Si17.5%，Cu1.1%，Mg0.1%，Mn0.01%，Fe0.4%，Ti0.001%，余量為Al），30.5%的廢舊汽車水箱（化學成分及質量百分比為：Si4.8%，Mn1.0%，Cu0.05%，Fe0.2%，Cr0.5%，Zn0.3%，余量為Al），17.3%的廢舊電器殼體（化學成分及質量百分比為：Si9.5%，Cu0.8%，Mg0.1%，Mn0.05%，Fe0.8%，Ti0.01%，余量為Al），0.3%的鋁鈦合金（化學成分及質量百分比為：Ti9.5%，Fe0.1%，V0.01%，Si0.15%，余量為Al），0.4%的鋁磷合金（化學成分及質量百分比為：P4.5%，Fe0.1%，V0.02%，Si0.2%，余量為Al）。耐磨鋁合金的制備方法步驟如下：（1）將廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體在740℃加熱熔化成鋁合金液；（2）將鋁鈦合金和鋁磷合金加入到步驟（1）的鋁合金液中進行細化變質處理；（3）用原材料總質量百分比為0.5%的六氯乙烷對步驟（2）的鋁合金液進行精煉除氣除渣處理；（4）將步驟（3）的鋁合金液在720℃鑄造成鋁合金；（5）將步驟（4）的鋁合金在530℃固溶1小時，水淬后在155℃時效6小時，隨爐冷卻后得到所述耐磨鋁合金。實施例3耐磨鋁合金的原材料組成按質量百分比為：50.5%的廢舊發動機缸體（化學成分及質量百分比為：Si16.5%，Cu1.5%，Mg0.2%，Mn0.11%，Fe0.8%，Ti0.005%，余量為Al），31.5%的廢舊汽車水箱（化學成分及質量百分比為：Si5.8%，Mn1.2%，Cu0.015%，Fe0.2%，Cr0.4%，Zn0.1%，余量為Al），17.4%的廢舊電器殼體（化學成分及質量百分比為：Si10.5%，Cu0.8%，Mg0.2%，Mn0.11%，Fe0.4%，Ti0.01%，余量為Al），0.1%的鋁鈦合金（化學成分及質量百分比為：Ti10.5%，Fe0.3%，V0.02%，Si0.2%，余量為Al），0.5%的鋁磷合金（化學成分及質量百分比為：P5.5%，Fe0.3%，V0.02%，Si0.2%，余量為Al）。耐磨鋁合金的制備方法步驟如下：（1）將廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體在700℃加熱熔化成鋁合金液；（2）將鋁鈦合金和鋁磷合金加入到步驟（1）的鋁合金液中進行細化變質處理；（3）用原材料總質量百分比為0.4%的六氯乙烷對步驟（2）的鋁合金液進行精煉除氣除渣處理；（4）將步驟（3）的鋁合金液在680℃鑄造成鋁合金；（5）將步驟（4）的鋁合金在520℃固溶3小時，水淬后在150℃時效8小時，隨爐冷卻后得到所述耐磨鋁合金。按GB228-2010《金屬材料拉伸試驗》標準，將實施例1-3耐磨鋁合金加工成標準拉伸試樣，在DNS200型萬能電子拉伸試驗機上進行室溫拉伸，檢測耐磨鋁合金的抗拉強度，采用DF010-100型顯微硬度計檢測耐磨鋁合金的硬度，載荷為9.8N，加載時間10s，在FHGH-12型摩擦磨損試驗機上檢測耐磨鋁合金的磨損率，載荷為8.9N，結果如表1所示。表1實施例1-3耐磨鋁合金的抗拉強度、硬度和磨損率實施例抗拉強度/MPa硬度/HV磨損率/×10-6g/m13094180.6723174240.6533314350.61從表1可看到，抗拉強度大于300MPa，硬度大于400HV，磨損率小于0.7×10-6g/m，耐磨鋁合金具有拉伸強度高、硬度高和耐磨性能好的特點。本發明耐磨鋁合金是以廢舊發動機缸體、廢舊汽車水箱、廢舊電器殼體為主要原材料直接再生得到，未使用原生鋁和添加Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，因此本發明耐磨鋁合金具有較低的生產成本。本發明是通過實施例來描述的，但并不對本發明構成限制，參照本發明的描述，所公開的實施例的其他變化，如對于本領域的專業人士是容易想到的，這樣的變化應該屬于本發明權利要求限定的范圍之內。當前第1頁1 2 3