本发明属于铝合金制备
技术领域：
，具体涉及一种废铝再生耐磨铝合金及其制备方法。
背景技术：
：耐磨铝合金通常指硅含量超过共晶点的铝硅合金。耐磨铝合金广泛用于发动机和内燃机的活塞，压缩机叶轮和高速齿轮泵的轴承等做高速摩擦运动的零部件。随着我国汽车、船舶、轨道交通等的迅速发展，对耐磨铝合金的需求越来越多。文献资料检索发现，现有技术主要以原生铝为原材料，在熔炼铸造过程中再加入硅、铜、镁、锰等合金元素来制备耐磨铝合金。众所周知，原生铝由氧化铝电解制得，而铝电解为高能耗产业，生产1吨电解铝的总能耗相当于9000公斤的标准煤，同时还会排放大量的二氧化碳、粉尘和固体废弃物，造成严重的环境污染。由于现有技术主要以原生铝为原材料，通过添加大量合金元素来制备耐磨铝合金，导致耐磨铝合金的生产成本较高，推广应用十分困难。我国是铝材生产和消费大国，每年源源不断地产生大量的废铝。利用废铝再生铝合金，可以显著降低铝合金的生产成本，并大大减少能源的消耗以及二氧化碳、粉尘和固体废弃物的排放。但我国大部分的废铝目前主要用于再生低附加值的铸造铝合金，废铝中含有的硅、铜、镁、锰等合金元素并没有得到有效利用，造成资源的巨大浪费。因此，充分利用废铝中含有的大量合金元素直接再生高附加值的耐磨铝合金，对于提高废铝的使用价值、降低耐磨铝合金的生产成本具有十分重要的意义。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术存在的问题与不足，提供一种废铝再生耐磨铝合金及其制备方法，以废铝为主要原材料直接再生耐磨铝合金，提高废铝的使用价值，降低耐磨铝合金的生产成本。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种废铝再生耐磨铝合金，该耐磨铝合金的原材料组成按质量百分比为：49.5~51.5%的废旧发动机缸体，30.5~32.0%的废旧汽车水箱，16.0~18.5%的废旧电器壳体，0.1~0.3%的铝钛合金，0.3~0.5%的铝磷合金。所述废铝再生耐磨铝合金的制备方法由以下步骤组成：（1）将废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体在680~740℃加热熔化成铝合金液；（2）将铝钛合金和铝磷合金加入到步骤（1）的铝合金液中进行细化变质处理；（3）用六氯乙烷对步骤（2）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；（4）将步骤（3）的铝合金液在650~720℃铸造成铝合金；（5）将步骤（4）的铝合金在510~530℃固溶1~5小时，水淬后在145~155℃时效6~12小时，随炉冷却后得到所述耐磨铝合金。上述废旧发动机缸体的化学成分及质量百分比为：Si15.5~17.5%，Cu1.1~1.9%，Mg0.1~0.3%，Mn0.05~0.17%，Fe≤0.8%，Ti≤0.01%，余量为Al。上述废旧汽车水箱的化学成分及质量百分比为：Si4.8~6.2%，Mn1.0~1.5%，Cu0.05~0.2%，Fe≤0.8%，Cr≤0.5%，Zn≤0.3%，余量为Al。上述废旧电器壳体的化学成分及质量百分比为：Si9.5~10.5%，Cu0.8~1.2%，Mg0.1~0.3%，Mn0.05~0.12%，Fe≤0.8%，Ti≤0.01%，余量为Al。上述铝钛合金的化学成分及质量百分比为：Ti9.5~10.5%，Fe≤0.3%，V≤0.02%，Si≤0.2%，余量为Al。上述铝磷合金的化学成分及质量百分比为：P4.5~5.5%，Fe≤0.3%，V≤0.02%，Si≤0.2%，余量为Al。所述六氯乙烷的用量为原材料总质量的0.3~0.5%。本发明以废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体为主要原材料，添加少量铝钛合金和铝磷合金，通过优化废铝原材料的组成直接再生耐磨铝合金，获得含有Si、Cu、Mg、Mn、Ti、P等元素多元复合微合金化的耐磨铝合金，铝合金中含有大量的Si硬质颗粒，起到耐磨作用。Cu元素可以固溶在铝基体中起到固溶强化作用，Mg与Si可形成Mg2Si强化相，提高铝合金强度。Mn与Al形成Al6Mn金属间化合物，Al6Mn金属间化合物具有熔点高、数量多和尺寸细小的特点，在铝合金中可以阻碍晶界的滑移和位错的运动，提高铝合金的高温性能的稳定性。Ti元素在铝合金中可以细化铝晶粒，P元素可以变质Si相，提高铝合金的强韧性。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）本发明耐磨铝合金是以废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体为主要原材料直接再生得到，不需要使用原生铝和添加Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，因此具有较低的生产成本，比现有同类耐磨铝合金的生产成本低30%以上。（2）本发明耐磨铝合金具有较高的强度、硬度和耐磨性，其室温抗拉强度大于300MPa，硬度大于400HV，磨损率小于0.7×10-6g/m，满足缸套、活塞、齿轮泵轴承等高速摩擦运动零部件的要求，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例1耐磨铝合金的原材料组成按质量百分比为：49.5%的废旧发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si15.5%，Cu1.9%，Mg0.2%，Mn0.15%，Fe0.7%，Ti0.01%，余量为Al），32.0%的废旧汽车水箱（化学成分及质量百分比为：Si4.8%，Mn1.0%，Cu0.05%，Fe0.4%，Cr0.4%，Zn0.2%，余量为Al），18%的废旧电器壳体（化学成分及质量百分比为：Si9.5%，Cu0.8%，Mg0.1%，Mn0.12%，Fe0.8%，Ti0.01%，余量为Al），0.2%的铝钛合金（化学成分及质量百分比为：Ti10%，Fe0.15%，V0.02%，Si0.1%，余量为Al），0.3%的铝磷合金（化学成分及质量百分比为：P5%，Fe0.1%，V0.02%，Si0.1%，余量为Al）。耐磨铝合金的制备方法步骤如下：（1）将废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体在680℃加热熔化成铝合金液；（2）将铝钛合金和铝磷合金加入到步骤（1）的铝合金液中进行细化变质处理；（3）用原材料总质量百分比为0.3%的六氯乙烷对步骤（2）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；（4）将步骤（3）的铝合金液在650℃铸造成铝合金；（5）将步骤（4）的铝合金在510℃固溶5小时，水淬后在145℃时效12小时，随炉冷却后得到所述耐磨铝合金。实施例2耐磨铝合金的原材料组成按质量百分比为：51.5%的废旧发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si17.5%，Cu1.1%，Mg0.1%，Mn0.01%，Fe0.4%，Ti0.001%，余量为Al），30.5%的废旧汽车水箱（化学成分及质量百分比为：Si4.8%，Mn1.0%，Cu0.05%，Fe0.2%，Cr0.5%，Zn0.3%，余量为Al），17.3%的废旧电器壳体（化学成分及质量百分比为：Si9.5%，Cu0.8%，Mg0.1%，Mn0.05%，Fe0.8%，Ti0.01%，余量为Al），0.3%的铝钛合金（化学成分及质量百分比为：Ti9.5%，Fe0.1%，V0.01%，Si0.15%，余量为Al），0.4%的铝磷合金（化学成分及质量百分比为：P4.5%，Fe0.1%，V0.02%，Si0.2%，余量为Al）。耐磨铝合金的制备方法步骤如下：（1）将废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体在740℃加热熔化成铝合金液；（2）将铝钛合金和铝磷合金加入到步骤（1）的铝合金液中进行细化变质处理；（3）用原材料总质量百分比为0.5%的六氯乙烷对步骤（2）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；（4）将步骤（3）的铝合金液在720℃铸造成铝合金；（5）将步骤（4）的铝合金在530℃固溶1小时，水淬后在155℃时效6小时，随炉冷却后得到所述耐磨铝合金。实施例3耐磨铝合金的原材料组成按质量百分比为：50.5%的废旧发动机缸体（化学成分及质量百分比为：Si16.5%，Cu1.5%，Mg0.2%，Mn0.11%，Fe0.8%，Ti0.005%，余量为Al），31.5%的废旧汽车水箱（化学成分及质量百分比为：Si5.8%，Mn1.2%，Cu0.015%，Fe0.2%，Cr0.4%，Zn0.1%，余量为Al），17.4%的废旧电器壳体（化学成分及质量百分比为：Si10.5%，Cu0.8%，Mg0.2%，Mn0.11%，Fe0.4%，Ti0.01%，余量为Al），0.1%的铝钛合金（化学成分及质量百分比为：Ti10.5%，Fe0.3%，V0.02%，Si0.2%，余量为Al），0.5%的铝磷合金（化学成分及质量百分比为：P5.5%，Fe0.3%，V0.02%，Si0.2%，余量为Al）。耐磨铝合金的制备方法步骤如下：（1）将废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体在700℃加热熔化成铝合金液；（2）将铝钛合金和铝磷合金加入到步骤（1）的铝合金液中进行细化变质处理；（3）用原材料总质量百分比为0.4%的六氯乙烷对步骤（2）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；（4）将步骤（3）的铝合金液在680℃铸造成铝合金；（5）将步骤（4）的铝合金在520℃固溶3小时，水淬后在150℃时效8小时，随炉冷却后得到所述耐磨铝合金。按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，将实施例1-3耐磨铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS200型万能电子拉伸试验机上进行室温拉伸，检测耐磨铝合金的抗拉强度，采用DF010-100型显微硬度计检测耐磨铝合金的硬度，载荷为9.8N，加载时间10s，在FHGH-12型摩擦磨损试验机上检测耐磨铝合金的磨损率，载荷为8.9N，结果如表1所示。表1实施例1-3耐磨铝合金的抗拉强度、硬度和磨损率实施例抗拉强度/MPa硬度/HV磨损率/×10-6g/m13094180.6723174240.6533314350.61从表1可看到，抗拉强度大于300MPa，硬度大于400HV，磨损率小于0.7×10-6g/m，耐磨铝合金具有拉伸强度高、硬度高和耐磨性能好的特点。本发明耐磨铝合金是以废旧发动机缸体、废旧汽车水箱、废旧电器壳体为主要原材料直接再生得到，未使用原生铝和添加Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，因此本发明耐磨铝合金具有较低的生产成本。本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。当前第1页1 2 3