一種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋁合金領域，特別是一種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 鑄造鋁合金具有比容小、強度高、鑄造成形性好和加工性能優(yōu)良、膨脹系數(shù)小和流 動性好等一系列優(yōu)點，被廣泛應用于汽車、航空、航天以及家電等行業(yè)中。目前國內外大部 分轎車發(fā)動機缸體、缸蓋已基本采用高強度鋁合金生產，全鋁合金的材質，減輕了車身重量 同時，還增強了發(fā)動機的散熱效果，提高了發(fā)動機工作效率，而且壽命也更長。從節(jié)油的角 度看，鑄鋁發(fā)動機在節(jié)油方面的優(yōu)勢頗受人們關注。因為汽車的重量每降低，其耗油量能夠 降低0. 6% -1%。為了降低燃料消耗，同時也為了減少汽車尾氣排放對大氣環(huán)境的污染，減 輕汽車自重是一個重要的措施。因此，汽車鑄件不斷被輕質鋁鑄件取代已成為發(fā)展趨勢。被 用作轎車發(fā)動機缸體缸蓋的材料主要有國內的ZL101、ZL104、ZL702A合金及美國的328. 0， 法國的A-S5U3,日本的A4CB鋁合金等。雖然傳統(tǒng)牌號的鋁硅合金在普通使用性能上已經能 滿足使用要求，但是當零件處于復雜的應力狀態(tài)時，往往存在許多不足之處。如ZLlOl雖然 合金成分簡單，但其力學性能不高，只能用于強度要求不高的零件；ZL104的耐熱性比較差 等，因此對鑄造鋁合金的研究和開發(fā)具有重要的應用意義。
[0003] 鋁及其合金在國民經濟中的地位和作用僅次于鋼鐵，其用量和范圍日益擴大。原 鋁已不能滿足社會的需要，一方面是鋁土礦的日益枯竭，另一方面是鋁的冶煉消耗大量能 源，加劇能源危機。所以，有效地回收和利用鋁加工行業(yè)的各種廢料和使用報廢的零件就顯 得尤其重要。首先鋁是一種第三資源，在冶煉鋁的過程中要消耗大量的能源，我國目前電解 鋁的平均直流電耗約為14500kWh/t，世界上最先進的指標己達13000kWh/t，而熔化廢鋁的 能耗很低，僅相當于電解鋁的5%左右；鋁是一種抗蝕性很強的金屬，腐蝕損失量少，廢鋁 重熔時實收率相當高，回收價值高，可無限次的被回收利用，因此廢鋁的利用不僅會節(jié)約能 源，還能降低生產成本。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料及其制備方 法。本發(fā)明采用廢鋁肩與錳、銅、鉻等元素熔煉制成廢鋁中間合金粉，替代部分新鋁作為主 要元素，可以提高合金的強度以及耐磨性，而且使用廢鋁肩成分，降低生產成本。還通過優(yōu) 化其他合金成分配比，添加氧化鐿等稀土氧化物，以及通過添加特殊的精煉劑處理熔化的 合金液，不僅能提高合金的力學性能，尤其是高溫力學性能；而且能夠提高強化相的穩(wěn)定 性，阻止強化相的析出和長大，提高合金的抗沖擊性。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施：
[0006] -種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組成： 廢鋁中間合金粉 45-50、氧化鐿 0? 5-0. 7、硅 7-8、鋅 0? 55-0. 6、鎂 0? 2-0. 25、鉬 0? 03-0. 05、 釩 0? 04-0. 06、鉻 0? 15-0. 18、鐵 0?l-o. 15、余量為鋁；
[0007] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份的原料制成：廢鋁肩60-65、錳15-18、銅 1CK12、絡6_8、錯7_9、石墨粉2_3、氯化鈉1. 5_2、冰晶石粉1-1. 5 ;制備方法為：（1)將廢 鋁肩先用永久磁鐵吸出其中的鐵制品，然后用鐵網篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑 除去表面的油漬，最后放入烘箱烘干水分待用；（2)將表面處理后的廢鋁加入坩堝電阻爐 中，升溫至850°C直至全部熔化，然后降溫至760°C-770°C時用鐘罩壓入銅、錳，保溫30分 鐘，繼續(xù)調節(jié)爐溫至740°C-750°C，壓入鉻、鋯，攪拌均勻后保溫靜置20分鐘；（3)當爐溫達 到730°C時，將石墨粉、氯化鈉、冰晶石粉加入到金屬液中，攪拌均勻后靜置，保溫靜置40分 鐘；(4)扒去浮渣后將金屬液澆入氣體霧化制粉設備中，制備成粒徑在IOOiim以下的粉末 即得。
[0008] 本發(fā)明所述一種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料，由以下具體步驟制備而 成：
[0009] (1)將除廢鋁中間合金粉、氧化鐿之外的所有成分各自制成細粉備用，將所有工具 和模具在250°C條件下進行與熱處理，備用；
[0010] (2)將鋁粉加入坩堝電阻爐中，升溫至鋁粉完全熔化后迅速升溫至820°C，然后用 鐘罩將硅粉分兩次壓入鋁液并且輕輕攪拌，直至全部熔化后迅速降低爐溫，在760°C_780°C 時壓入廢鋁中間合金粉、氧化鐿，保溫40-60分鐘，繼續(xù)調節(jié)爐溫至730°C_740°C，壓入其余 剩余成分，攪拌均勻后保溫靜置30分鐘；
[0011] (3)將占金屬液質量2-3%的精煉劑用鐘罩壓入金屬液中間高度處，緩慢作圓周 并成傾斜運動，使金屬液均勻翻滾，作用時間約8-10分鐘，靜止3分鐘后，再通過氬氣進行 精煉6-8分鐘，靜置20分鐘，再進行扒渣，扒渣后取樣分析；
[0012] (4)將成分合格的合金液靜置10-20分鐘后，將合金液澆入已預熱的模具中，冷卻 后取出，采用T6熱處理工藝（工藝條件為：固溶處理為500°C，5. 5小時，時效處理為180°C， 5小時）進行熱處理，最后得到本發(fā)明產品。
[0013] 本發(fā)明所述的一種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料的制備方法，其特征 在于，所述精煉劑由下列重量份的原料制成：氟化鈉13-16、硝酸鈉18-22、碳粉9-11、三氧 化二硼9-10、氟鈦酸鉀15-18、碳酸氫鈉10-13、六氟鋁酸鈉2-4、氯化鈉8-10、輕質耐火磚 6-8 ;制備方法為：（1)將氟化鈉、硝酸鈉、氯化鈉、氟鈦酸鉀混合均勻后放入高溫電爐中熔 化，然后冷卻凝固，再破碎成200目混合粉末A; (2)將輕質耐火磚破碎后與除碳酸氫鈉之外 的其余剩余成分共同放入粉碎機中粉碎成200目混合粉末B待用；（3)將混合粉末A與混 合粉末B混合，加入碳酸氫鈉后放入擠出造粒機中造粒；(4)將顆粒在烘箱中干燥120-150 分鐘，溫度控制在230-240°C，冷卻后取出即得。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用廢鋁肩制成廢鋁中間合金粉作為主要的成分， 配合其他金屬成分以及氧化鐿等稀土氧化物，采用科學合理的熔煉、處理工藝，添加自制的 精煉劑，多孔結構利于吸附金屬液中的氣體，脫氣的同時分離金屬渣中材質，并分解渣中雜 質，能夠提高強化相的穩(wěn)定性，阻止強化相的析出和長大，細化晶粒，提高合金的抗沖擊性， 減少合金裂紋，提高鋁合金的加工性能。
【具體實施方式】
[0015] 下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0016] -種缸蓋用氧化鐿增強廢鋁重生鋁合金材料，由下列各成分按質量百分比組成： 廢鋁中間合金粉45、氧化鐿0. 5、硅7、鋅0. 55、鎂0. 2、鉬0. 03、釩0. 04、鉻0. 15、鐵0. 1、余 量為鋁；
[0017] 所述廢鋁中間合金粉由下列重量份（公斤）的原料制成：廢鋁肩60、錳15、銅10、 鉻6、鋯7、石墨粉2、氯化鈉1. 5、冰晶石粉1 ;制備方法為：（1)將廢鋁肩先用永久磁鐵吸 出其中的鐵制品，然后用鐵網篩篩掉其中的塵土和砂子，再用清潔劑除去表面的油漬，