一種固態(tài)再生鋁合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種再生鉛合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉛合金由于具有較高的比強度，良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及耐腐蝕性等優(yōu) 點，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中，是繼鋼鐵之后使用量最大 的金屬材料，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有很大的支撐作用。我國鉛礦資源儲量僅占世界的1.94%， 但鉛合金消費量卻占世界的40%，同時W年均7. 2%的速度增加，至2011年中國原鉛消費 已超過1800萬噸。原生鉛合金的冶煉生產(chǎn)工藝過程消耗大量的能量。因此如何高效、合 理的使利用有限的鉛合金資源，成為人們長期W來非常關(guān)注的一個課題。在用鉛合金生產(chǎn) 各類產(chǎn)品的過程中會產(chǎn)生大量的車削廢屑，如果將送些車削廢屑回收再利用，不僅會大大 節(jié)約資源和能源，而且會顯著減少環(huán)境污染，同時還可W降低鉛合金制品的生產(chǎn)成本，具有 非常顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的鉛合金車削屑再生工藝主要是通過重烙的方式， 送樣不僅破壞了材料原有的顯微結(jié)構(gòu)，而且消耗大量的能量耗高，同時也因為氧化損失相 當(dāng)一部分，回收率低，制造成本大大增加。固態(tài)再生鉛合金車削屑具有非常廣闊的市場前 景和競爭力。送是因為與傳統(tǒng)重烙方法相比，它不需要通過烙化就可W直接將鉛合金屑 轉(zhuǎn)化為高致密度、高性能與原生鉛合金性能相媳美或更優(yōu)的型材或近凈成型零部件。根 據(jù)資料化邑日即olo,J.B.,E. M.Ruiz_Navas,et al (2003) J Mater Proc Tech 143:792 和 GronostajskiJ. ,H.Ma;rciniak,et al. (2000). J Mater Proc Tech 106::34 顯示；重烙鉛 合金回收率只有54. 1%，能耗卻高達(dá)17. 5kJ/g，而固態(tài)再生鉛合金回收率高達(dá)95. 2%，能 耗卻低至5.化J/g。近年來隨著全球鉛合金資源的日益缺乏，W及人們對能源和環(huán)境的關(guān)注 程度日益升高，人們對固態(tài)再生鉛合金的呼聲也越來越高。
[000引 Ryoichi 化iba 等人（Ryoichi 化iba, Tamon Nakamura, Mitsutoshi Kuroda, Journal of Materials Processing Technology 211(2011) 1878 - 1887)通過對 Al-7% Si-0. 4% Mg合金屑進(jìn)行冷擠壓然后再冷社的工藝制備出了再生Al-7% Si-0. 4% Mg 合金材料，送種材料的拉伸屈服強度在ISOMPa左右，抗拉強度達(dá)到230MPa左右，然而延展 率卻不到2 %，送樣低的拉伸延展率導(dǎo)致材料無法在工業(yè)中應(yīng)用。低延伸率的主要原因是在 擠壓和社制過程中由于溫度較低，鉛合金屑沒有實現(xiàn)很好的冶金結(jié)合。化kashi TAKAHA甜I 等人燈日1?13^了4^齡甜1，化^'1抓]\化]\&11?)扣1(084甜1日11(1化〇7址1^肥了4邸，化11腳日1 of Japan Institute of Li曲t Metals, Vol. 59, No. 7(2009), PP. 354 - 358)通過高壓扭轉(zhuǎn) 工藝成功的將6063鉛合金屑轉(zhuǎn)化為性能很好的塊體材料，通過送種工藝回收的6063鉛合 金的拉伸延展率達(dá)到了 15%，但由于送種工藝對制備的材料尺寸有很大限制，因此很難用 于工業(yè)化生產(chǎn)。W. Tang 等人（W. Tang, A. P. Reynolds, Journal of Materials Processing Technology 210(2010)2231 - 2237) W 2050鉛合金屑和2195鉛合金屑為原料，通過摩擦 擠壓的工藝制備出了表面質(zhì)量很好的2050和2195鉛合金線材，熱處理W后材料的硬度超 過了 140HV。V.加 ley 等人（V.加 ley, A.加 zel, A.化g化 N. BenKhalifa, A. E. Te化aya, W. Z.Misiolek,Materials Science&Engineering Α574(2013) 163 - 17?5)利用孔道模對 6060 鉛合金屑進(jìn)行了熱擠壓，從而制備出了 6060鉛合金再生材料，送種材料的拉伸屈服強度為 501口曰，抗拉強度為1321口曰，延伸率為25.4%。由于送種孔道模結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，將會導(dǎo)致模 具的制作成本大大提高。
[0004] 因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種力學(xué)性能、物理性能等綜合性能優(yōu)異的 固態(tài)再生鉛合金及其低成本、低能耗的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗拉強度、 屈服強度、延伸率性能等綜合性能優(yōu)異的固態(tài)再生鉛合金及其工藝簡便、成本低廉的制備 方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種固態(tài)再生鉛合金，所述固態(tài)再生鉛合金的抗 拉強度為160~2801口日，屈服強度為70~1201口日，延伸率為15%~30%。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種上述固態(tài)再生鉛合金的制備方法，所述方法包括W下步驟：
[0008] a.將鉛合金屑放入破碎機(jī)內(nèi)破碎，鉛合金屑變成鉛合金細(xì)粒或細(xì)屑；
[0009] b.取適量鉛合金細(xì)粒或細(xì)屑放入鋼制模具腔內(nèi)，然后將裝有鉛合金細(xì)粒或細(xì)屑的 鋼制模具放在壓機(jī)上，利用壓機(jī)的壓力將鉛合金細(xì)粒或細(xì)屑壓制成預(yù)制塊；
[0010] C.將預(yù)制塊放入感應(yīng)線圈內(nèi)進(jìn)行感應(yīng)加熱；
[0011] d.將加熱好的預(yù)制塊放入模具內(nèi)進(jìn)行熱擠壓。
[0012] 在本發(fā)明的較佳實施方式中，所述步驟a中，所述鉛合金屑為A356鉛合金屑或 6063鉛合金屑；鉛合金屑破碎的時間為1~30min ;鉛合金細(xì)?；蚣?xì)屑分別為等軸狀細(xì)粒 或片狀細(xì)屑，粒徑或片徑小于10mm。
[0013] 在本發(fā)明的較佳實施方式中，所述步驟b中，壓機(jī)工作的壓強為100~lOOOMPa，保 壓時間為1~10分鐘；預(yù)制塊的相對密度在75-98%范圍內(nèi)。
[0014] 在本發(fā)明的較佳實施方式中，所述步驟C中，所述感應(yīng)加熱的溫度范圍為200~ 50(TC，感應(yīng)加熱時間為1~60分鐘，感應(yīng)加熱在惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行。
[0015] 在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述步驟d中，熱擠壓使用的模具的預(yù)熱溫度 為200~50(TC，熱擠壓壓強為100~lOOOMPa，熱擠壓在惰性氣氛保護(hù)性進(jìn)行；所述熱擠壓 的擠壓比在5:1~100:1范圍內(nèi)；所述模具的截面為圓形或其他形狀。
[0016] 本發(fā)明有效地利用鉛合金細(xì)粒在加熱，加壓和塑性變形條件下的快速擴(kuò)散焊接實 現(xiàn)預(yù)制塊的快速致密化和細(xì)粒界面向晶界和相界的