CN118635298A - 一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法 - Google Patents
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Abstract
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，属于金属加工技术领域，步骤包括：将废旧铝合金回收料进行剪切制成碎块，然后进行压制成碎块压坯；将碎块压坯加热至300～550℃并短时保温后进行热镦粗，将镦粗坯再次加热到指定温度并短时保温后进行热挤压制备铝合金坯材，将铝合金坯材在200～500℃进行轧制，得到轧制后的板材；经过T6热处理，铝合金板材的屈服强度为190～260MPa，抗拉强度为200～300MPa，延伸率为10～20％，与对应成分的原生铸锭冶金铝合金的力学性能相当或更优。该制备方法成本低廉，回收材料利用率高，节能环保，具有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法。
背景技术
废旧铝合金的回收工业界多采用重熔再生的方法，然而该方法需要将回收铝合金加热到700℃以上并熔化获得铝合金液体，然后通过半连续铸造制造铝合金铸棒，或者通过模型铸造制造铝合金铸件。这种方法破坏了材料原有的微观结构，能量消耗高，同时大面积的铝合金废料表面在加热和熔化的过程中极易氧化使得一部分铝金属被消耗变成氧化物从而降低回收率。此外，氧化所产生的金属氧化物很有可能成为型材或者铸造零部件毛坯内部的夹杂物，会严重损害材料的力学性能。而固态再生回收铝合金的方法，不经过熔化使其变成铝合金型材或零部件。它绕过重熔再生工艺将废料直接转化为力学性能更加优异的块状产品和半成品，相比于传统的回收方法具有能耗低、回收率高且对环境没有冲击等优点，可以实现非常好的经济和社会效益。
专利CN105525150A公开了一种固态再生铝合金及其制备方法。固态再生铝合金的抗拉强度为160～280MPa，屈服强度为70～120MPa，延伸率为15％～30％，其制备方法为：将铝合金屑放入破碎机内破碎细粒或细屑；取适量铝合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后通过模压将其压制成预制块；将压制好的预制块放入感应线圈内进行感应加热；将加热好的预制块放入模具内进行热挤压，即可制备出具有各种横截面形状和尺寸的铝合金型材。
专利CN110153343A公开了一种新型铝合金固态成型方法：将铝合金碎屑放入破碎机内破碎成为细屑或者细粒状；将铝合金碎屑或细粒放入钢制模具内，将装填好细屑或细粒的模具放于压机之上，将铝合金细屑压制成圆柱形的预压块；将预压块放置于感应线圈内感应加热并保温；将保温后的预压块放置于挤压锻模具中，利用压力进行热挤压锻成型，得到所需的形状的铝合金零部件毛坯。零部件毛坯的铝合金的抗拉强度为130～180MPa，屈服强度为50～90MPa，延伸率为15％～25％。
专利CN115287486A公开了一种混合铝屑固态再生变形铝合金的制备方法，分别制备铝屑和铝粉并混合均匀，将熔点较铝屑低的铝粉作为粘合剂、熔合剂和补缩相，通过控制热压的温度实现填充在铝屑界面的铝粉熔化，而作为主要成分的铝屑不熔化。同时，在热压形成的剪切力作用下，铝粉熔化形成的熔融液熔合铝屑界面，并填充在未熔化的铝屑间隙，进而得到均匀致密、孔隙率低、强度高的混合铝屑固态再生变形铝合金，且硬度为80～120HV1，屈服强度为180～280MPa，抗拉强度为200～300MPa，延伸率为10～20％。
专利CN114737077A公开了一种利用铝合金易拉罐固态再生铝合金的制备方法。该方法通过破碎、压坯、预制块加热、热挤压的方法，或者破碎、压坯、预制块加热、模锻、模锻坯加热、热挤压的方法处理回收废旧铝合金易拉罐，得到力学性能、物理性能等综合性能优异的铝合金易拉罐固态再生铝合金。
通过以上现有技术的分析，目前对固态再生废旧铝合金的大量研究主要集中在形状规则、厚度小于0.5mm的碎屑或碎片的固结，而对于尺寸较大的铝合金碎块的固态再生仅有如下的公开技术：
CN117165800A公开了一种通过固态再生碎块制备铝合金制品的方法。步骤包括：将回收的废旧铝合金板、筋、梁制品进行剪切或破碎，制成碎块，然后进行模压制成碎块压坯，将碎块压坯加热到300～550℃并短时保温，然后进行热镦粗，将镦粗坯再次加热到指定温度并短时保温，再进行热挤压制备铝合金制品。经过T5或T6热处理强化后，制备的铝合金制品的力学性能相当于或优于采用铸锭热挤压制备的相同成分铝合金制品的力学性能。
然而，现有的铝合金碎块固态再生技术仍然存在以下难点：(1)在固态再生铝合金的内部包含两种界面：碎块内部的晶界和碎块之间的界面。固结过程中碎块之间不会形成完好的晶界，会残留大量的氧化膜和微孔等杂质和缺陷从而形成碎块界面。碎块界面结合力较小很容易在相对较低的拉应力作用下而成为裂纹源，从而显著降低材料的强度和塑性等力学性能。(2)通过挤压工艺制备的铝合金制品种类有限，比如不适用于制备大尺寸、薄壁的板带材。因此，仍需要开发固态再生碎块制备高性能铝合金的新方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，得到的板材的屈服强度为190～260MPa，抗拉强度为200～300MPa，延伸率为10％～20％，与对应成分原生铸造铝合金或铸锭冶金铝合金的力学性能相当或更优。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将废旧铝合金回收料进行剪切或破碎，得到铝合金碎块；
(2)压坯：将铝合金碎块置于钢制模具内压制成致密的压坯；
(3)压坯加热和镦粗：将压坯加热至300～550℃并短时保温，得到温度均匀的压坯，然后将加热后的压坯进行热镦粗，得到镦粗坯；
(4)镦粗坯加热和热挤压：将镦粗坯加热至300～550℃并短时保温，得到温度均匀的镦粗坯，然后将加热后的镦粗坯置于挤压模具中进行热挤压，得到铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材在200～500℃进行轧制，得到轧制后的板材；
(6)T6热处理：对轧制后的板材进行T6热处理，得到铝合金板材。
其中：
所述步骤(1)中，废旧铝合金回收料选自废铝板、筋、梁制品，回收料的剪切或破碎使用线切割机或电锯进行，所得铝合金碎块的尺寸为1～50mm。
所述步骤(2)中，压制压坯时压力为100～1000MPa，保压时间为0.5～10min，压坯的过程中加料次数为一次或多次，根据需要重复压制，制得碎块压坯的相对密度为80～99％。
所述步骤(3)中，采用感应线圈对碎块压坯进行加热，加热速度为5～100℃/min，保温时间为1～10min；热镦粗模具的温度为300～500℃，热镦粗压力为50～1000MPa，保压时间为0.5～10min，根据需要重复热镦粗，制得镦粗坯的相对密度为95～99.9％。
所述步骤(3)中，热镦粗模具的温度优选为400～450℃。
所述步骤(4)中，采用感应线圈对镦粗坯进行加热，加热温度优选为450～550℃，加热速度为5～100℃/min，保温时间为1～10min，挤压模具的温度为300～500℃，挤压压力为100～1000MPa，挤压比为(5～100)：1，挤压速率为5～100mm/s。
所述步骤(4)中，挤压模具的温度优选为400～450℃。
所述步骤(3)和(4)中，压坯和镦粗坯加热在保护气氛下或空气中进行，保护气氛为氩气或氮气，氩气或氮气中含有的氧含量控制在200ppm以下。
所述步骤(5)中，首次轧制前保温10～40min，随后道次之间保温5～20min，累积压下率为50％～90％，轧制后板材厚度为2～6mm。
所述步骤(6)中，T6热处理包括：在510～540℃固溶处理，时间为0.5～2h，随后立即淬火，然后在170～220℃进行人工时效，时间为1～32h；固溶处理和人工时效分别在马弗炉中进行，淬火介质为水淬。
所述步骤(6)中，所制得的铝合金板材屈服强度为190～260MPa，抗拉强度为200～300MPa，延伸率为10～20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的方法通过热挤压和轧制工艺结合的方式，使固态再生铝合金中连续的原始碎块界面被压延破碎为沿着轧制方向断续的界面，说明该制备方法在巨大的流变应力下使得原始碎块的表面氧化膜被破坏产生新的金属表面，同时由于温度场促进界面元素结合扩散，从而使部分原始碎块界面已经完全转化为晶界。
(2)本发明提供的方法基于大塑性变形技术，引入剪切应力造成氧化物颗粒碎化并均匀分布，同时轧制的板材经过T6热处理获得细晶组织，从而引入细晶强化和弥散强化机制，获得的再生材料具有高强度、高延展性等优异的力学性能。与对应成分原生铸造铝合金或铸锭冶金铝合金的力学性能相当或更优，同时与仅使用热挤压工艺制备的材料经过热处理的力学性能更优。
(3)本发明提供的方法为固态再生碎块制备铝合金板带材提供了技术路线，而轧制产品占所有塑性加工产品的90％以上，这将进一步扩大了碎块固结材料的应用范围。此外，铝合金碎块内部具有高的延展性，所以有望通过热挤压+轧制+冲压的工艺得到冲压件，这种新工艺路线将会大幅降低能耗，具有重大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1本发明的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的工艺流程图；
图2本发明实施例1中，通过剪切制成的铝合金碎块、挤压坯材及轧制板材；其中，图(a)为剪切碎块，图(b)为挤压坯材，图(c)为轧制板材；
图3本发明实施例1中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的SEM及EBSD图；其中，图(a)为SEM图，图(b)为EBSD图；
图4本发明实施例1中将碎块通过热挤压制备铝合金坯材T6热处理后的EBSD图；
图5本发明实施例1中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的室温拉伸曲线；
图6本发明实施例1中将碎块通过热挤压制备铝合金坯材T6热处理后的室温拉伸曲线；
图7本发明实施例1中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的不同倍数下拉伸试样断裂面；其中，图(a)为43倍，图(b)为300倍；
图8本发明实施例1中，将碎块通过热挤压制备铝合金坯材T6热处理后的不同倍数下拉伸试样断裂面；其中，图(a)为50倍，图(b)为200倍；
图9本发明实施例2中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的SEM及EBSD图；其中，图(a)为SEM图，图(b)为EBSD图；
图10本发明实施例2中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的室温拉伸曲线；
图11本发明实施例3中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的SEM图；
图12本发明实施例3中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的EBSD图；
图13本发明实施例3中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的室温拉伸曲线；
图14本发明实施例3中，将铝合金碎块通过热挤压结合轧制制备的板材T6热处理后的不同倍数下拉伸试样断裂面；其中，图(a)为43倍，图(b)为300倍。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例中，压坯和镦粗坯加热在保护气氛下或空气中进行，保护气氛为氩气，其中含有的氧含量控制在200ppm以下；实验原料为一种6063铝合金回收料剪切制成的碎块，元素含量如表1所示。
表1一种6063铝合金回收料剪切制成的碎块元素含量(质量分数，％)
实施例1
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其工艺流程图如图1所示，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将6063铝合金回收料使用线切割或电锯剪切成尺寸为1～50mm的铝合金碎块；
(2)压坯：称量铝合金碎块300g置于入涂有石墨润滑剂直径为53mm钢制模具内，利用200t压机，在压制压力200MPa下预压两次，预压过程中多次加料，最后压制压力为800MPa，保压5min，然后反向脱模得到直径为53mm，高度为60mm的压坯；碎块压坯的相对密度为95.1％；
(3)压坯加热和镦粗：在空气中，利用中频感应加热装置快速加热碎块压坯，以20℃/min将压坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的压坯，然后将加热后的压坯迅速转移至温度为400～450℃，直径为57mm镦粗模具中，利用200t压机，在压制压力800MPa下热镦粗，保压5min，然后反向脱模得到直径为57mm，高度为50mm的镦粗坯，其相对密度为99.7％；
(4)镦粗坯加热和热挤压：在充满氩气保护的气氛箱中，利用中频感应加热装置快速加热镦粗坯；以20℃/min将镦粗坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的镦粗坯，然后将加热的镦粗坯迅速转移至温度为400～450℃，直径57mm挤压模具中，采用挤压比为25：1的方形挤压嘴，利用200t压机，在压力为800MPa、挤压速率为5mm/s的条件下进行热挤压固结和成形，得到截面尺寸为10mm×10mm的铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材切成10mm×10mm×65mm的长方体试样，然后在250℃下轧制3道次，第一道次轧制之前保温30min，随后道次轧制之前保温20min，累积压下率为75％，轧制后的板材厚度为2.5mm；
(6)T6热处理：将轧制后的板材放入马弗炉中进行固溶处理，固溶温度530℃，时间1h；随后水淬，人工时效170℃，时间8h，得到强度和硬度等综合性能优异的铝合金板材。
本实施例中通过剪切制成的铝合金碎块见图2(a)，碎块挤压制备的坯材见图2(b)，碎块通过挤压结合轧制制备的板材见图2(c)。
本实施例的板材T6热处理后的SEM图见图3(a)，EBSD图见图3(b)，由图可知，板材经过T6热处理，原始碎块界面都以断续的状态分布于基体中，同时晶粒比较细小且主要沿着轧制方向被拉长呈现纤维状分布，平均晶粒尺寸为43μm，这是因为在250℃轧制时，合金中更容易储存变形能，成为静态再结晶的主要驱动力，同时低温下轧制也会产生变形带作为再结晶的形核位点，在高温固溶的初期，晶粒能够在变形带、碎块的原始界面、晶界和第二相颗粒处形核，随着固溶时间延长，合金中产生新的再结晶晶粒，轧制温度越低，为再结晶提供的形核位点和驱动力就越多，因此轧制温度为250℃时，晶粒尺寸比较细小。
本实施例在研究板材T6热处理后的力学性能时，将碎块挤压制备的坯材T6热处理后的力学性能作为参考，故也对其微观组织进行了EBSD表征见图4，由图可知铝合金坯材经过T6热处理，材料的微观组织由沿挤压方向的碎块边界以及边界内的等轴晶粒组成，平均晶粒尺寸为68μm。
本实施例的板材T6热处理后的室温拉伸曲线见图5，由图可知板材经过T6热处理后，屈服强度为229MPa，抗拉强度为261MPa，延伸率为14.6％。对应的铝合金坯材经过T6热处理后的室温拉伸曲线见图6，屈服强度为226MPa，抗拉强度为250MPa，延伸率为12％。表明热挤压结合轧制的工艺固态再生铝合金碎块制备的板材经过T6热处理表现的力学性能优于仅使用热挤压工艺与T6热处理制备的坯材，这归因于晶粒细化，其基于众所周知的Hall-Petch关系增强了晶界强化。
本实施例的板材T6热处理后的断裂面见图7，对应的铝合金坯材经过T6热处理后的断裂面见图8，由图可知两者的断裂面都有大量韧窝，说明样品在断裂前经历了严重的塑性变形和颈缩。宏观上呈现为韧性断裂，微观上呈现为微孔形成和聚集断裂。坯材经过T6热处理后的断裂面有少量较深且相对较大的撕裂面，这是碎块之间的原始界面的结合强度明显低于晶界强度优先发生剥离。而板材T6热处理后的断裂面有大量断续的撕裂面，且断口出现少量尺寸相对较大的韧窝，这种韧窝的萌生表明轧制样品在较高的流变应力下可以更有效地在一些晶界和第二相颗粒/基体界面处形成显微空穴，从而导致在较大的应变下断裂，导致塑性较好。
实施例2
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，方法步骤同实施例1，不同之处在于：
在步骤(5)中：轧制温度为400℃。
本实施例的板材T6热处理后的SEM图见图9(a)，EBSD图见图9(b)，由图可知，板材经过T6热处理，原始碎块界面都以断续的状态分布于基体中且数量相对较少，晶粒表现为等轴晶粒，平均晶粒尺寸为72μm，这是因为合金中储存变形能相对减少，再结晶晶粒数目相应减少，且热处理后晶粒尺寸明显比250℃时要大。
本实施例的板材T6热处理后的室温拉伸曲线见图10，由图可知板材经过T6热处理后，屈服强度为237MPa，抗拉强度为259MPa，延伸率为12.9％。
实施例3
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，方法步骤同实施例1，不同之处在于：
在步骤(5)中：轧制温度为470℃。
本实施例的板材T6热处理后的SEM图见图11，对应的EBSD图见图12。由图可知，与热处理后的250℃轧制板材相比，原始碎块界面的断续性更好，晶粒表现为等轴晶粒，平均晶粒尺寸为70μm，其中等轴晶粒的晶界多是弯曲的，这部分弯曲的晶界很有可能就是碎块的原始界面所转换而来，它们在热处理的过程中具有一定的不可动性，因此形成了弯曲而非平直化的晶界。
本实施例的板材T6热处理后的室温拉伸曲线见图13，由图可知板材经过T6热处理后，屈服强度为222MPa，抗拉强度为248MPa，延伸率为13.9％。
本实施例的板材T6热处理后的断裂面见图14，由图可知断裂面也具有大量韧窝，表现为典型的韧性断裂行为，同时当轧制温度提高至470℃时，断口中多为断续的撕裂面且数量更少，这可能与轧制过程中碎块的原始界面处的氧化膜已经破碎或者溶解转换为晶界有关。
实施例1-3中，铝合金坯材及不同温度下轧制的板材T6热处理后室温力学性能如表2所示。
表2铝合金坯材及不同温度下轧制的板材T6热处理后室温力学性能
实施例4
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将6063铝合金回收料使用线切割或电锯剪切成尺寸为1～50mm的铝合金碎块；
(2)压坯：称量铝合金碎块300g置于入涂有石墨润滑剂直径为53mm钢制模具内，利用200t压机，在压制压力200MPa下预压两次，预压过程中多次加料，最后压制压力为800MPa，保压5min，然后反向脱模得到直径为53mm，高度为60mm的压坯；碎块压坯的相对密度为95.1％；
(3)压坯加热和镦粗：在空气中，利用中频感应加热装置快速加热碎块压坯，以20℃/min将压坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的压坯，然后将加热后的压坯迅速转移至温度为400～450℃，直径为57mm镦粗模具中，利用200t压机，在压制压力800MPa下热镦粗，保压5min，然后反向脱模得到直径为57mm，高度为50mm的镦粗坯，其相对密度为99.7％；
(4)镦粗坯加热和热挤压：在充满氩气保护的气氛箱中，利用中频感应加热装置快速加热镦粗坯；以20℃/min将镦粗坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的镦粗坯，然后将加热的镦粗坯迅速转移至温度为400～450℃，直径57mm挤压模具中，采用挤压比为25：1的方形挤压嘴，利用200t压机，在压力为800MPa、挤压速率为5mm/s的条件下进行热挤压固结和成形，得到截面尺寸为10mm×10mm的铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材切成10mm×10mm×65mm的长方体试样，然后在470℃下进行多道次轧制，第一道次轧制之前保温10min，随后道次轧制之前保温8min，累积压下率为50％，轧制后的板材厚度为5mm；
(6)T6热处理：将轧制后的板材放入马弗炉中进行固溶处理，固溶温度530℃，时间1h；随后水淬，人工时效170℃，时间8h，得到强度和硬度等综合性能优异的铝合金板材。
实施例5
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将6063铝合金回收料使用线切割或电锯剪切成尺寸为1～50mm的铝合金碎块；
(2)压坯：称量铝合金碎块300g置于入涂有石墨润滑剂直径为53mm钢制模具内，利用200t压机，在压制压力200MPa下预压两次，预压过程中多次加料，最后压制压力为800MPa，保压5min，然后反向脱模得到直径为53mm，高度为60mm的压坯；碎块压坯的相对密度为95.1％；
(3)压坯加热和镦粗：在空气中，利用中频感应加热装置快速加热碎块压坯，以20℃/min将压坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的压坯，然后将加热后的压坯迅速转移至温度为400～450℃，直径为57mm镦粗模具中，利用200t压机，在压制压力900MPa下热镦粗，保压4min，然后反向脱模得到直径为57mm，高度为50mm的镦粗坯，其相对密度为99.8％；
(4)镦粗坯加热和热挤压：在充满氩气保护的气氛箱中，利用中频感应加热装置快速加热镦粗坯；以20℃/min将镦粗坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的镦粗坯，然后将加热的镦粗坯迅速转移至温度为400～450℃，直径57mm挤压模具中，采用挤压比为16：1的方形挤压嘴，利用200t压机，在压力为950MPa、挤压速率为10mm/s的条件下进行热挤压固结和成形，得到截面尺寸为12mm×12mm的铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材切成12mm×12mm×65mm的长方体试样，然后在250℃下进行多道次轧制，第一道次轧制之前保温10min，随后道次轧制之前保温5min，累积压下率为75％，轧制后的板材厚度为3mm；
(6)T6热处理：将轧制后的板材放入马弗炉中进行固溶处理，固溶温度530℃，时间1h；随后水淬，人工时效170℃，时间8h，得到强度和硬度等综合性能优异的铝合金板材。
实施例6
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将6063铝合金回收料使用线切割或电锯剪切成尺寸为1～50mm的铝合金碎块；
(2)压坯：称量铝合金碎块300g置于入涂有石墨润滑剂直径为53mm钢制模具内，利用200t压机，在压制压力200MPa下预压两次，预压过程中多次加料，最后压制压力为800MPa，保压5min，然后反向脱模得到直径为53mm，高度为60mm的压坯；碎块压坯的相对密度为95.1％；
(3)压坯加热和镦粗：在空气中，利用中频感应加热装置快速加热碎块压坯，以20℃/min将压坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的压坯，然后将加热后的压坯迅速转移至温度为400～450℃，直径为57mm镦粗模具中，利用200t压机，在压制压力900MPa下热镦粗，保压4min，然后反向脱模得到直径为57mm，高度为50mm的镦粗坯，其相对密度为99.8％；
(4)镦粗坯加热和热挤压：在充满氩气保护的气氛箱中，利用中频感应加热装置快速加热镦粗坯；以20℃/min将镦粗坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的镦粗坯，然后将加热的镦粗坯迅速转移至温度为400～450℃，直径57mm挤压模具中，采用挤压比为16：1的方形挤压嘴，利用200t压机，在压力为950MPa、挤压速率为30mm/s的条件下进行热挤压固结和成形，得到截面尺寸为12mm×12mm的铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材切成12mm×12mm×65mm的长方体试样，然后在480℃下进行多道次轧制，第一道次轧制之前保温15min，随后道次轧制之前保温8min，累积压下率为66.7％，轧制后的板材厚度为4mm；
(6)T6热处理：将轧制后的板材放入马弗炉中进行固溶处理，固溶温度530℃，时间1h；随后水淬，人工时效170℃，时间8h，得到强度和硬度等综合性能优异的铝合金板材。
实施例7
一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将6063铝合金回收料使用线切割或电锯剪切成尺寸为1～50mm的铝合金碎块；
(2)压坯：称量铝合金碎块300g置于入涂有石墨润滑剂直径为53mm钢制模具内，利用200t压机，在压制压力200MPa下预压两次，预压过程中多次加料，最后压制压力为800MPa，保压5min，然后反向脱模得到直径为53mm，高度为60mm的压坯；碎块压坯的相对密度为95.1％；
(3)压坯加热和镦粗：在空气中，利用中频感应加热装置快速加热碎块压坯，以20℃/min将压坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的压坯，然后将加热后的压坯迅速转移至温度为400～450℃，直径为57mm镦粗模具中，利用200t压机，在压制压力800MPa下热镦粗，保压5min，然后反向脱模得到直径为57mm，高度为50mm的镦粗坯，其相对密度为99.7％；
(4)镦粗坯加热和热挤压：在充满氩气保护的气氛箱中，利用中频感应加热装置快速加热镦粗坯；以20℃/min将镦粗坯升温至500℃，保温5min，得到加热后的镦粗坯，然后将加热的镦粗坯迅速转移至温度为400～450℃，直径57mm挤压模具中，采用挤压比为16：1的方形挤压嘴，利用200t压机，在压力为950MPa、挤压速率为5mm/s的条件下进行热挤压固结和成形，得到截面尺寸为12mm×12mm的铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材切成12mm×12mm×65mm的长方体试样，然后在470℃下进行多道次轧制，第一道次轧制之前保温15min，随后道次轧制之前保温10min，累积压下率为80％，轧制后的板材厚度为2.4mm；
(6)T6热处理：将轧制后的板材放入马弗炉中进行固溶处理，固溶温度530℃，时间1h；随后水淬，人工时效170℃，时间8h，得到强度和硬度等综合性能优异的铝合金板材。
Claims (10)
1.一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)剪切：将废旧铝合金回收料进行剪切或破碎，得到铝合金碎块；
(2)压坯：将铝合金碎块置于钢制模具内压制成致密的压坯；
(3)压坯加热和镦粗：将压坯加热至300～550℃并短时保温，得到温度均匀的压坯，然后将加热后的压坯进行热镦粗，得到镦粗坯；
(4)镦粗坯加热和热挤压：将镦粗坯加热至300～550℃并短时保温，得到温度均匀的镦粗坯，然后将加热后的镦粗坯置于挤压模具中进行热挤压，得到铝合金坯材；
(5)轧制：将铝合金坯材在200～500℃进行轧制，得到轧制后的板材；
(6)T6热处理：对轧制后的板材进行T6热处理，得到铝合金板材。
2.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，废旧铝合金回收料选自废铝板、筋、梁制品，回收料的剪切或破碎使用线切割机或电锯进行，所得铝合金碎块的尺寸为1～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，压制压坯时压力为100～1000MPa，保压时间为0.5～10min，压坯的过程中加料次数为一次或多次，根据需要重复压制，制得碎块压坯的相对密度为80～99％。
4.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用感应线圈对碎块压坯进行加热，加热速度为5～100℃/min，保温时间为1～10min；热镦粗模具的温度为300～500℃，热镦粗压力为50～1000MPa，保压时间为0.5～10min，根据需要重复热镦粗，制得镦粗坯的相对密度为95～99.9％。
5.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，采用感应线圈对镦粗坯进行加热，加热温度优选为450～550℃，加热速度为5～100℃/min，保温时间为1～10min，挤压模具的温度为300～500℃，挤压压力为100～1000MPa，挤压比为(5～100)：1，挤压速率为5～100mm/s。
6.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，热镦粗模具的温度优选为400～450℃；所述步骤(4)中，挤压模具的温度优选为400～450℃。
7.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(3)和(4)中，压坯和镦粗坯加热在保护气氛下或空气中进行，保护气氛为氩气或氮气，氩气或氮气中含有的氧含量控制在200ppm以下。
8.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，首次轧制前保温10～40min，随后道次之间保温5～20min，累积压下率为50％～90％，轧制后板材厚度为2～6mm。
9.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，T6热处理包括：在510～540℃固溶处理，时间为0.5～2h，随后立即淬火，然后在170～220℃进行人工时效，时间为1～32h；固溶处理和人工时效分别在马弗炉中进行，淬火介质为水淬。
10.根据权利要求1所述的一种将碎块通过热挤压结合轧制制备铝合金板材的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，所制得的铝合金板材屈服强度为190～260MPa，抗拉强度为200～300MPa，延伸率为10～20％。
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