CN116103543A - 一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金及其制备方法,所述的铝合金化学成分包括Si、Fe、Cu、Mg、Zn、Mn、Cr、Ti、Ni、Sn、Zr、V、Cd、Pb、Sr、La、Ce,余量为铝,同时单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%。按设计的原料用量将称量好的原料熔炼并扒渣2次,然后降温检测成分,最后通入氩气精炼,进行最终的扒渣后浇筑成锭即可。本发明利用废铝铁含量较高的特点,以废铝为原料制备铝合金,降低原料中纯铝锭的用量,从而达到节能减排,控制成本的目的。通过添加适量低值稀土元素镧、铈改善铝合金性能,使所制备的铝合金材料具有较高的热导率与力学性能,适应铝合金散热器压铸生产的需要。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料与锻造技术领域,特别涉及一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金及其制备方法。
背景技术
铝从矿石到成金属,再到制成品成本极高、耗能巨大,仅电解一道工序生产一吨金属铝就需13000-15000度电。而由废弃铝合金、铝屑再生再用则能使能耗辅料消耗大大降低,节约资源成本。因此,废弃铝合金的回收与再利用,无论从节约资源、能源、成本,缩短生产流程周期,还是从环境保护、改善人类生态环境等各方面都具有十分巨大的意义。
铝及其合金由于重量较轻,导热率较高,成型性与耐腐蚀性好,以及成本低廉而成为目前使用最广泛的散热器材料。压铸(Die Casting或High Pressure Die Casting)技术因其较高的生产效率,及可生产薄壁复杂形状工件等特点而广泛用于铝合金散热器制造,目前LED灯、电子器件、通信设备的散热器大多使用压铸工艺生产。压铸工艺是通过压铸机对熔化的铝合金熔体施加较高的压力,使熔体形成压射流进入并充满钢铁模具型腔,凝固后形成一定形状的铝合金铸件。因钢铁模具要同时承受高温铝合金熔体的热冲击及高压铝合金流体的冲刷与摩擦,使得压铸过程中会发生铝合金“粘黏”在钢铁模具表面的现象,通常称之为“粘模”。在铝合金中添加一定量的铁(Fe)元素可降低铝合金熔体在压铸过程中的“粘模”倾向。
但过高的铁含量会在凝固后的铝合金内部形成针片状的富铁相,对铝合金基体产生“割裂”作用,降低铝合金压铸件的强度与塑性。通常废铝中会不可避免的含有一定量的钢铁,使得废铝生产的再生铝通常铁含量较高,且再生铝中铁元素的净化与去除较困难,在高强高韧铝合金材料中的应用具有一定的限制。但再生铝中较高的铁元素对于压铸铝合金来说则是有益的。利用废铝再生铝中铁含量较高的这一特点,可以利用再生铝来生产散热器用的高导热压铸铝合金材料。
发明内容
针对目前废铝再利用存在的利用率低的问题,本发明提供一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金及其制备方法,通过合理设计合金成分,利用废铝为原料,适量添加稀土元素镧、铈,开发出一种铸造性能优秀,兼具高导热性与优秀力学性能的压铸铝合金材料,为废铝的再利用提供了新途径。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 9.0%~12.0%、Fe 0.6%~1.2%、Cu 0.5%~3.0%、Mg 0.1%~1.0%、Zn 0.1%~1.0%、Mn 0.05%~0.4%、Cr 0.03%~0.2%、Ti 0.05%~0.2%、Ni 0.05%~0.2%、Sn≤0.05%、Zr≤0.05%、V≤0.05%、Cd≤0.01%、Pb≤0.01%、Sr 0.01%~0.1%、La 0.03%~0.3%、Ce 0.03%~0.3%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
优选的,所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 9.5%~11.0%、Fe 0.8%~1.1%、Cu 0.8%~1.8%、Mg 0.4%~0.8%、Zn 0.2%~0.6%、Mn 0.1%~0.25%、Cr 0.06%~0.12%、Ti 0.06%~0.12%、Ni 0.06%~0.12%、Sn≤0.03%、Zr≤0.03%、V≤0.03%、Cd≤0.005%、Pb≤0.005%、Sr 0.01%~0.05%、La 0.06%~0.15%、Ce 0.06%~0.15%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
同时,本发明还提供了所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量,随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌15~30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料完全熔化后进行机械搅拌15~30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测,若第三次检测结果符合要求,则得到的熔体Ⅲ进行下一步精炼操作;若第三次检测结果不符合要求,则补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入氩气,通气时间为15~30 min;
(6)精炼结束后静置15~20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为690~710℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
本发明利用稀土元素对铝合金熔体的净化、晶粒细化与变质作用,通过添加适量低值稀土元素镧、铈改善铝合金性能,制备利用废铝为原料的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金材料。
稀土元素元素镧(La)、铈(Ce)对铝合金具有净化作用,主要是元素镧(La)、铈(Ce)能够与铝合金熔体中的氢(H)元素结合,降低熔体中的游离氢含量,同时与熔体中的夹杂物结合,形成复杂的化合物,通过静置可下沉至熔炼炉底部,与铝合金熔体分离。此外,稀土元素镧(La)、铈(Ce)在铝合金体系中可形成一类金属间化合物,如Al11La3、Al11Ce3,具有熔点高、热稳定性高等特点,在铝合金的凝固过程中可作为α-Al的形核核心,促进α-Al晶粒形核率,起到细化晶粒的效果。稀土元素元素镧(La)、铈(Ce)在Al-Si系压铸铝合金的凝固过程中,可在共晶硅(Si)与铝熔体的“固-液”界面富集,一定程度上阻碍Si沿特殊晶向生长,达到细化与改善共晶Si形态的效果。La、Ce元素在压铸铝合金的凝固过程中可有效地改变富Fe相的结晶动力学,从而将其由针片状转变为较细小的鱼骨状、汉字状或短棒状,提高合金的塑性。
稀土元素La、Ce在铝合金中具有“固氢”的作用,主要表现在两个方面,一是La、Ce元素较活泼,与H有较大的亲和力,可与氢生成稳定的高熔点化合物LaH2或CeH2,将游离态氢转变为化合态;另一方面,某些富La或Ce的金属间化合物相能够化学吸附部分氢,将游离态氢转化为吸附态。La、Ce具有的以上两方面作用可有效地减少游离态的氢,从而在凝固过程中抑制氢气形成,减少铸态下氢气逸出的可能,减少合金铸态气孔。最后这些稀土氢化物可通过静置或其他手段与熔体分离,这种行为通常被称为“固氢”作用。
铝合金熔体中的夹杂主要是Al2O3,会降低铝合金性能。La、Ce可与铝合金熔体内部的Al2O3夹杂物反应,形成某种RE-Al-O的多元相物质,这些物质密度较铝熔体大,静置可使其下沉至坩埚底部,实现夹杂物分离。
优选的,步骤(1)中废铝占原料总重量的30%~40%。
优选的,制备得到的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的热导率不低于140W/mK,抗拉强度不低于240MPa,延伸率不低于4.5%。
优选的,步骤(2)的熔化温度为720~760℃。
优选的,步骤(3)的熔炼温度为720~760℃。
优选的,步骤(4)的熔炼温度为700~740℃。
优选的,步骤(5)的精炼温度为700~740℃。
优选的,步骤(6)的氩气为99.99%的高纯度氩气,保证熔体内部的氧化物夹杂与其他杂质能够最大限度的去除。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1.本发明利用废铝铁含量较高的特点,以废铝为原料制备可再生且具有高导热性能的铝合金材料,降低原料中纯铝锭的用量,从而达到节能减排,控制成本的目的。
2.本发明利用稀土元素La、Ce对铝合金具有“固氢”、促进α-Al晶粒形核率和细化共晶Si形态的作用,通过添加适量低值稀土元素镧、铈改善铝合金性能,使所制备的铝合金材料具有较高的热导率与力学性能,适应铝合金散热器压铸生产的需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 10.2%、Fe 0.89%、Cu 0.92%、Mg 0.46%、Zn 0.53%、Mn 0.13%、Cr 0.08%、Ti0.09%、Ni 0.06%、Sn 0.01%、Zr 0.01%、V 0.005%、Cd 0.004%、Pb 0.004%、Sr 0.02%、La0.12%、Ce 0.10%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
其制备方法,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量,随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温至740℃熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料在740℃下完全熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温至700℃,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测,若第三次检测结果符合要求,则进行下一步精炼操作;若第三次检测结果不符合要求,则需补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入99.99%的高纯氩气,通气时间为30 min;
(6)精炼结束后静置20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为700℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
实施例2
一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 9.8%、Fe 1.05 %、Cu 1.52%、Mg 0.54%、Zn 0.48%、Mn 0.21%、Cr 0.12%、Ti0.08%、Ni 0.10%、Sn 0.01%、Zr 0.01%、V 0.005%、Cd 0.004%、Pb 0.004%、Sr 0.03%、La0.11%、Ce 0.14%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
其制备方法,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量,随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温至736℃熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料在736℃下完全熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温至713℃,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测,若第三次成分检测结果符合要求,则进行下一步精炼操作,若第三次成分检测结果不符合要求,则需补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入99.99%的高纯氩气,通气时间为30 min;
(6)精炼结束后静置20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为704℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
实施例3
一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 10.9%、Fe 1.12 %、Cu 1.67%、Mg 0.69%、Zn 0.56%、Mn 0.18%、Cr 0.10%、Ti0.11%、Ni 0.06%、Sn 0.01%、Zr 0.01%、V 0.005%、Cd 0.004%、Pb 0.004%、Sr 0.02%、La0.09%、Ce 0.14%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
其制备方法,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量,随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温至728℃熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料在728℃下完全熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温至715℃,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测,若第三次成分检测结果符合要求,则进行下一步精炼操作;若第三次成分检测结果不符合要求,则需补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入99.99%的高纯氩气,通气时间为30 min;
(6)精炼结束后静置20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为705℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
实施例4
一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 10.3%、Fe 1.21 %、Cu 1.09%、Mg 0.48%、Zn 0.43%、Mn 0.14%、Cr 0.11%、Ti0.10%、Ni 0.09%、Sn 0.01%、Zr 0.01%、V 0.005%、Cd 0.004%、Pb 0.004%、Sr 0.02%、La0.09%、Ce 0.14%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
其制备方法,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量,随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温至748℃熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料在748℃下完全熔化后进行机械搅拌30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温至740℃,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测,若第三次成分检测结果符合要求,则进行下一步精炼操作;若第三次成分检测结果不符合要求,则需补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入99.99%的高纯氩气,通气时间为30 min;
(6)精炼结束后静置20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为740℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
对比实施例
一种压铸铝合金材料ADC12,其成分及重量百分比为:Si 12.0%、Fe 1.0%、Cu2.5%、Mg 0.5%、Zn 1.0%、Mn 0.5%、Ti 0.2%,余量为铝。
其制备方法,包括以下步骤:
(1)将铝铁中间合金、铝硅中间合金、铜锭和铝锭装入熔炼炉中,铝锭分别放在底部与顶部,中间依次是铝硅中间合金、铝铁中间合金和铜锭,设置熔炼温度为730℃,炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ;
(2)向熔体Ⅰ中加入铝锰中间合金进行熔炼,设置熔炼温度为730℃,炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ;
(3)向熔体Ⅱ中加入镁锭和锌锭进行熔炼,设置熔炼温度为730℃,炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ;
(4)向熔体Ⅲ中加入铝钛中间合金进行熔炼,设置熔炼温度为730℃,炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ;
(5)对熔体Ⅳ进行炉前成分检测,成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼,向熔体Ⅳ内通入氩气,设置精炼温度为730℃,时间为25 min;
(6)精炼结束后静置18 min,扒渣,然后浇铸成锭,浇铸温度为700℃,得到压铸铝合金ADC12。
性能测试
对上述实施例1~2制备的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金和对比实施例制备的压铸铝合金ADC12进行如下测试:
1、热导率与力学性能检测
合金的热导率使用热导率测试仪测定,力学性能使用拉伸机测定,结果如表1所示。
表1 合金材料热导率与力学性能检测结果
合金材料 | 热导率(W/mK) | 抗拉强度(MPa) | 延伸率(%) |
实施例1 | 151 | 255 | 5.0 |
实施例2 | 146 | 249 | 6.0 |
ADC12合金 | 90 | 232 | 2.0 |
由表1可以看出,本发明实施例1~2得到的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金材料的热导率均大于145 W/mK,远远大于ADC12合金的热导率90 W/mK;此外,其延伸率也高于ADC12的延伸率2.0%,而抗拉强度均在240 MPa以上,高于ADC12的232MPa。可见,本发明的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金在不仅具有较高的热导率,其力学性能也优于ADC12合金。
再用实施例3~4的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金进行热导率与力学性能测试,得到的效果与实施例1-2得到的效果相近,说明本发明配方及方法得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金具有良好的重现性。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1. 一种含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其特征在于,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 9.0%~12.0%、Fe 0.6%~1.2%、Cu 0.5%~3.0%、Mg 0.1%~1.0%、Zn 0.1%~1.0%、Mn 0.05%~0.4%、Cr 0.03%~0.2%、Ti 0.05%~0.2%、Ni 0.05%~0.2%、Sn≤0.05%、Zr≤0.05%、V≤0.05%、Cd≤0.01%、Pb≤0.01%、Sr 0.01%~0.1%、La 0.03%~0.3%、Ce 0.03%~0.3%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
2. 根据权利要求1所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金,其特征在于,其化学成分及各化学成分的质量百分数如下:Si 9.5%~11.0%、Fe 0.8%~1.1%、Cu 0.8%~1.8%、Mg 0.4%~0.8%、Zn 0.2%~0.6%、Mn 0.1%~0.25%、Cr 0.06%~0.12%、Ti 0.06%~0.12%、Ni 0.06%~0.12%、Sn≤0.03%、Zr≤0.03%、V≤0.03%、Cd≤0.005%、Pb≤0.005%、Sr0.01%~0.05%、La 0.06%~0.15%、Ce 0.06%~0.15%,其余单个杂质含量≤0.03%,总杂质含量≤0.15%,余量为铝。
3.如权利要求1~2任一所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对回收的废铝进行化学成分检测,根据其主要化学成分将其进行分类,根据目标合金的化学成分进行计算,计算出废铝的用量;随后按比例称量废铝、纯铝锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金、镁锭、铝锶中间合金;
(2)将称量好的废铝、纯铝锭以及铝硅中间合金、铝铁中间合金、纯铜、锌锭、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝铬中间合金、铝镍中间合金、铝镧中间合金、铝铈中间合金装入熔炼炉中,升温熔炼炉料,熔化后进行机械搅拌15~30分钟,随后静置,进行第一次扒渣,得到熔体Ⅰ,并对熔体Ⅰ取样进行第一次成分检测;
(3)根据熔体Ⅰ的第一次成分检测结果,补充含量不足的元素原料,待添加的炉料完全熔化后进行机械搅拌15~30分钟,随后静置,进行第二次扒渣,得到熔体Ⅱ,并对熔体Ⅱ取样进行第二次成分检测;
(4)若第二次成分检测不合格,则继续步骤(3)操作直到熔体Ⅱ的成分合格;若第二次成分检测合格,则将熔体Ⅱ降温,添加镁锭与铝锶中间合金,镁锭与铝锶中间合金需压入熔体Ⅱ内部进行熔炼使其熔化,进行机械搅拌,随后静置,取样进行第三次成分检测;若第三次检测结果符合要求,则进行下一步精炼操作;若第三次检测结果不符合要求,则补充所缺少的元素直至合格,得到熔体Ⅲ;
(5)对熔体Ⅲ进行精炼,向熔体Ⅲ内通入氩气,通气时间为15~30 min;
(6)精炼结束后静置15~20 min,进行最终扒渣,随后浇铸成锭,浇铸温度为690~710℃,得到含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金。
4.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(1)中废铝占原料总重量的30~40%。
5.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:制备得到的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的热导率不低于140W/mK,抗拉强度不低于240MPa,延伸率不低于4.5%。
6.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(2)的熔化温度为720~760℃。
7.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(3)的熔炼温度为720~760℃。
8.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(4)的熔炼温度为700~740℃。
9.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(5)的精炼温度为700~740℃。
10.根据权利要求3所述的含有稀土元素的再生高导热压铸铝合金的制备方法,其特征在于:步骤(6)的氩气为99.99%的高纯度氩气。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117660814A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-03-08 | 帅翼驰(河南)新材料科技有限公司 | 一种免热处理压铸铝合金材料及其制备方法与应用 |
CN117947319A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-30 | 北京车和家汽车科技有限公司 | 一种铝合金及其制备方法和铝合金压铸件 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109207806A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热镀铝硅产品生产用的铸造铝硅合金锭及其使用方法 |
CN110079713A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-02 | 中铝广西崇左稀钪新材料科技有限公司 | 一种具有高热导率的稀土改性压铸铝合金材料及其制备方法 |
US20200190634A1 (en) * | 2017-08-14 | 2020-06-18 | Brunel University London | Method of forming a cast aluminium alloy |
CN114182142A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 东北轻合金有限责任公司 | 一种Al-Si-Cu-Mg-Mn压铸铝合金及其制备方法 |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109207806A (zh) * | 2017-06-30 | 2019-01-15 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热镀铝硅产品生产用的铸造铝硅合金锭及其使用方法 |
US20200190634A1 (en) * | 2017-08-14 | 2020-06-18 | Brunel University London | Method of forming a cast aluminium alloy |
CN110079713A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-08-02 | 中铝广西崇左稀钪新材料科技有限公司 | 一种具有高热导率的稀土改性压铸铝合金材料及其制备方法 |
CN114182142A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-15 | 东北轻合金有限责任公司 | 一种Al-Si-Cu-Mg-Mn压铸铝合金及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
《中国商品大辞典》编辑委员会: "《中国商品大辞典 金属材料分册》", 30 September 1996, 中国商业出版社, pages: 343 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117660814A (zh) * | 2023-11-14 | 2024-03-08 | 帅翼驰(河南)新材料科技有限公司 | 一种免热处理压铸铝合金材料及其制备方法与应用 |
CN117660814B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-05-28 | 帅翼驰(河南)新材料科技有限公司 | 一种免热处理压铸铝合金材料及其制备方法与应用 |
CN117947319A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-30 | 北京车和家汽车科技有限公司 | 一种铝合金及其制备方法和铝合金压铸件 |
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