專利名稱：一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法
技術領域：
本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法。
背景技術：
7075鋁合金屬于7XXX系超高強度變形鋁合金，廣泛應用于飛機制造業，還有吹塑模、高兒夫球頭、鞋模、紙塑模、發泡成型模、脫臘模、范本、夾具、機械設備、模具加工等其他抗蝕的高應力結構件；固溶處理可以提高其塑性，熱處理可以提高其強度。長久以來，7075等鋁合金大多都是以工業純鋁為主要原料制備的，工業純鋁一般以電解法制得，在此過程中消耗大量的鋁土礦、煤炭、石灰石和水等礦產資源和自然資源， 以及排放大量的二氧化碳、赤泥和含氟氣體等固體和氣體工業廢棄物，給自然環境和資源帶來了巨大的壓力；由于鋁產品消耗日益增加，產生大量的廢鋁，如果利用這些廢鋁生產合格的鋁合金是目前急需解決的問題。如果能用廢鋁部分替代純鋁，將減少純鋁的消耗，間接起到減少純鋁的消耗，減輕環境壓力。合金針對傳統制備7075鋁合金的存在的弊端，本發明提出了一種利用廢舊6063 鋁合金制備再生7075鋁合金的工藝，該工藝可以減少工業純鋁的消耗，實現廢舊鋁合金的循環利用，實現鋁工業的可持續發展，并且該工藝有廢鋁回收率高、成本低、污染少等優點。 并在再生7075熔煉過程中加入稀土元素，以保證再生鋁合金的力學性能，減少氣孔等組織缺陷。

發明內容
針對傳統7075鋁合金制備過程中能源消耗較大的問題，本發明提供一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，利用廢舊鋁材部分替代純鋁作為原料，減少純鋁的消耗， 間接起到減少純鋁的消耗，減輕環境壓力的效果。本發明的含稀土的再生7075鋁合金的制備方法按以下步驟進行
1、將廢舊6063鋁合金清洗去除表面雜質再烘干后化驗其成分；
2、準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、 Α1-3Τ 合金和Al-RE合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%, MnO. 30%, Mg2. 5%, CrO. 25%, Ζη5· 5%, TiO. 20%, REO. 05、. 5%，余量為鋁，同時準備過量金屬鎂，過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的3 5%;其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的 45 55% ；
3、將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再加入廢舊6063鋁合金，然后重新加熱至850士5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC145 48%，NaCl30^32%, Na3AlF62(T25%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的 0. Γ0. 4% ；
4、向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al-2Cr合金和Α1-3Τ 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；
5、用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后升溫至800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置15 30min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；
6、將鋁合金鑄錠在44(T480°C保溫1.2 1. 5h進行預熱處理，然后在44(T480°C條件下軋制，壓縮比為60、0%，獲得熱軋鋁合金；
7、將熱軋鋁合金在30(T34(TC退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋，壓縮比為3(Γ50%，獲得冷軋鋁合金；
8、將冷軋鋁合金在45(T460°C條件下固溶處理1.2 1.證，然后水淬處理至常溫；
9、將水淬后的冷軋鋁合金在11(T115°C條件下時效處理15 20h，制成含稀土的再生 7075鋁合金。上述方法中的將廢舊6063鋁合金清洗去除表面雜質再烘干是指用重量濃度 5 10%且溫度為65士5°C的氫氧化鈉溶液清洗去除表面雜質，再用水清洗出去氫氧化鈉溶液，然后在 15(T20(TC烘干 2(T40min。上述方法中，加入的廢舊6063鋁合金是平均分成至少3批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為2(T25min。上述方法中的Al-RE合金為Al-IOLa合金。上述方法中的氬氣和氮氣的混合氣體中兩種氣體的體積比為1:1。上述方法獲得的含稀土的再生7075鋁合金的抗拉強度為59(T650MPa，延伸率δ 為12 15%。本發明的方法中將廢舊鋁合金分批加入能有效提高廢舊鋁合金的回收率，向鋁合金中加入稀土能夠保證再生鋁合金的力學性能，減少氣孔等組織缺陷；獲得的再生7075鋁合金性能優于常規的7075鋁合金。本發明的方法減少了工業純鋁的消耗，實現廢舊鋁合金的循環利用，實現鋁工業的可持續發展，并且具有廢鋁回收率高、成本低、污染少等優點。
具體實施例方式本發明實施例中采用的金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al-2Cr 合金、Al-3Ti合金和Al-IOLa合金的重量純度彡99. 8% ；金屬鋁和金屬硅的重量純度彡 99. 3%ο本發明實施例中采用的氬氣和氮氣的體積純度> 99. 95%。本發明實施例中采用的KCl、NaCl和Na3AlF6為普通工業產品，重量純度彡99%。實施例1
將廢舊6063鋁合金用重量濃度5%和溫度為65士5°C的氫氧化鈉溶液清洗去除表面雜質，再用水清洗出去氫氧化鈉溶液，然后在15(T20(TC烘干30min，再化驗其成分；
準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、 Α1-3Τ 合金和Al-IOLa合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%, MnO. 30%, Mg2. 5%, CrO. 25%, Ζη5· 5%, TiO. 20%, LaO. 05%，余量為鋁和不可避免雜質，再準備過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的5% ；其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的55% ；
將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再將廢舊6063鋁合金平均分成3批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為25min，然后重新加熱至850士5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC147%， NaCl31%, Na3AlF622%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的0. 1% ；
向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金和Al_3Ti 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；
用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后降溫升 800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，混合氣體中氬氣和氮氣的體積比為1:1 ；除氣至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置 15min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；
將鋁合金鑄錠在440°C保溫1. 5h進行預熱處理，然后在440°C條件下軋制，壓縮比為 60%,獲得熱軋鋁合金；
將熱軋鋁合金在300°C退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋， 壓縮比為30%，獲得冷軋鋁合金；
將冷軋鋁合金在460°C條件下固溶處理1.池，然后水淬處理至常溫； 將水淬后的冷軋鋁合金在110°C條件下時效處理20h，制成含稀土的再生7075鋁合金， 抗拉強度為650MPa，延伸率δ為12%。
實施例2
將廢舊6063鋁合金用重量濃度6%和溫度為65士5°C的氫氧化鈉溶液清洗去除表面雜質，再用水清洗出去氫氧化鈉溶液，然后在15(T20(TC烘干40min，再化驗其成分；
準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、 Al-3Ti合金和Al-IOLa合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%,MnO. 30%，Mg2. 5%,CrO. 25%,Zn5. 5%，TiO. 20%,LaO. 1%， 余量為鋁和不可避免雜質，再準備過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的3% ；其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的45% ；
將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再將廢舊6063鋁合金平均分成4批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為23min，然后重新加熱至850 士 5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC146%， NaCl31%, Na3AlF623%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的0. 2% ；
向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金和Al_3Ti 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；
用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后降溫升 800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，混合氣體中氬氣和氮氣的體積比為1:1 ；除氣至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置 20min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；
將鋁合金鑄錠在450°C保溫1. 2h進行預熱處理，然后在450°C條件下軋制，壓縮比為 70%,獲得熱軋鋁合金；
將熱軋鋁合金在320°C退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋，
5壓縮比為40%，獲得冷軋鋁合金；
將冷軋鋁合金在450°C條件下固溶處理1. 4h，然后水淬處理至常溫； 將水淬后的冷軋鋁合金在115°C條件下時效處理15h，制成含稀土的再生7075鋁合金， 抗拉強度為620MPa，延伸率δ為13%。實施例3
將廢舊6063鋁合金用重量濃度8%和溫度為65士5°C的氫氧化鈉溶液清洗去除表面雜質，再用水清洗出去氫氧化鈉溶液，然后在15(T20(TC烘干30min，再化驗其成分；
準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、 Al-3Ti合金和Al-IOLa合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%,MnO. 30%，Mg2. 5%, CrO. 25%, Ζη5· 5%, TiO. 20%, LaO. 3%, 余量為鋁和不可避免雜質，再準備過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的4% ；其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的50% ；
將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再將廢舊6063鋁合金平均分成5批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為20min，然后重新加熱至850 士 5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC148%， NaCl32%, Na3AlF620%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的0. 3% ；
向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金和Al_3Ti 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；
用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后降溫升 800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，混合氣體中氬氣和氮氣的體積比為1:1 ；除氣至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置 25min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；
將鋁合金鑄錠在460°C保溫1. 3h進行預熱處理，然后在460°C條件下軋制，壓縮比為 80%,獲得熱軋鋁合金；
將熱軋鋁合金在330°C退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋， 壓縮比為50%，獲得冷軋鋁合金；
將冷軋鋁合金在460°C條件下固溶處理1.池，然后水淬處理至常溫； 將水淬后的冷軋鋁合金在112°C條件下時效處理18h，制成含稀土的再生7075鋁合金， 抗拉強度為600MPa，延伸率δ為14%。實施例4
將廢舊6063鋁合金用重量濃度10%和溫度為65士5°C的氫氧化鈉溶液清洗去除表面雜質，再用水清洗出去氫氧化鈉溶液，然后在15(T20(TC烘干20min，再化驗其成分；
準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、 Al-3Ti合金和Al-IOLa合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%,MnO. 30%，Mg2. 5%, CrO. 25%, Ζη5· 5%, TiO. 20%, LaO. 5%, 余量為鋁和不可避免雜質，再準備過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的5% ；其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的55% ；
將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再將廢舊6063鋁合金平均分成3批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為25min，然后重新加熱至850 士 5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC145%， NaCl30%, Na3AlF625%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的0. 4% ；
向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金和Al_3Ti 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；
用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后降溫至 800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，混合氣體中氬氣和氮氣的體積比為1:1 ；除氣至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置 30min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；
將鋁合金鑄錠在480°C保溫1. 4h進行預熱處理，然后在480°C條件下軋制，壓縮比為 70%,獲得熱軋鋁合金；
將熱軋鋁合金在340°C退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋， 壓縮比為40%，獲得冷軋鋁合金；
將冷軋鋁合金在450°C條件下固溶處理1.證，然后水淬處理至常溫； 將水淬后的冷軋鋁合金在114°C條件下時效處理16h，制成含稀土的再生7075鋁合金， 抗拉強度為590MPa，延伸率δ為15%。
權利要求
1.一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，其特征在于按以下步驟進行(1)將廢舊6063鋁合金清洗去除表面雜質再烘干后化驗其成分；(2)準備金屬鋁、金屬硅、金屬鎂、金屬鋅、A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金、Α1-3Τ 合金和Al-RE合金作為熔煉材料合金，使熔煉材料合金與廢舊6063鋁合金的總成分按重量百分比為 SiO. 35%, Cul. 6%, MnO. 30%, Mg2. 5%, CrO. 25%, Ζη5· 5%, TiO. 20%, REO. 05、. 5%，余量為鋁，同時準備過量金屬鎂，過量金屬鎂占熔煉合金材料中的金屬鎂總重量的3 5% ；其中廢舊6063鋁合金的重量占熔煉材料合金和廢舊6063鋁合金總重量的 45 55% ；(3)將準備的金屬鋁放入感應爐中，加熱至850士5°C，金屬鋁熔化后加入混合鹽，再加入廢舊6063鋁合金，然后重新加熱至850士5°C使全部物料熔化獲得熔體；所述的混合鹽的成分按重量百分比為KC145 48%，NaCl30^32%, Na3AlF62(T25%，混合鹽的加入量為金屬鋁總重量的0. Γ0. 4% ；(4)向熔體中加入金屬硅，再用鐘罩將A1-30CU合金、Al-IOMn合金、Al_2Cr合金和 Α1-3Τ 合金壓入到熔體中至全部物料熔化；(5)用鐘罩壓入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，至全部物料熔化，然后升溫至800士5°C，向熔體中通入氬氣和氮氣的混合氣體對熔體進行除氣，至熔體中氫氣重量含量小于0. lmL/100g熔體時停止，將熔體靜置15 30min后澆注，獲得鋁合金鑄錠；(6)將鋁合金鑄錠在44(T480°C保溫1.2 1. 5h進行預熱處理，然后在44(T480°C條件下軋制，壓縮比為60、0%，獲得熱軋鋁合金；(7)將熱軋鋁合金在30(T34(TC退火處理12(Tl50min，消除內應力，然后降溫至常溫進行冷軋，壓縮比為3(Γ50%，獲得冷軋鋁合金；(8)將冷軋鋁合金在45(T460°C條件下固溶處理1.2 1.釙，然后水淬處理至常溫；(9)將水淬后的冷軋鋁合金在11(T115°C條件下時效處理15 20h，制成含稀土的再生 7075鋁合金。
2.根據權利要求1所述的一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，其特征在于加入的廢舊6063鋁合金是平均分成至少3批加入，相鄰兩次加入的時間間隔為2(T25min。
3.根據權利要求1所述的一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，其特征在于所述的Al-RE合金為Al-IOLa合金。
4.根據權利要求1所述的一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，其特征在于所述的含稀土的再生7075鋁合金的抗拉強度為59(T650MPa，延伸率δ為12 15%。全文摘要
一種含稀土的再生7075鋁合金的制備方法，屬于材料技術領域，按以下步驟進行將廢舊6063鋁合金去除表面雜質；準備熔煉材料合金；將金屬鋁加熱熔化后加入混合鹽，再加入廢舊6063鋁合金熔化；加入金屬硅、Al-30Cu合金、Al-10Mn合金、Al-2Cr合金和Al-3Ti合金壓入到熔化；加入Al-RE合金、金屬鎂、過量金屬鎂和金屬鋅，熔化后升溫，通入氬氣和氮氣的混合氣體，靜置后澆注；將鑄錠預熱處理后熱軋；退火處理后降溫冷軋；固溶處理后水淬；在110~115℃條件下時效處理15~20h。本發明的方法減少了工業純鋁的消耗，實現廢舊鋁合金的循環利用，實現鋁工業的可持續發展，并且具有廢鋁回收率高、成本低、污染少等優點。
文檔編號C22C1/02GK102417997SQ201110403540
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者于福曉, 付高峰, 尹少華, 左良, 李世偉, 江飛, 涂贛鋒, 郝儀, 高波 申請人:東北大學