[发明专利]一种再生铝的晶粒细化加工工艺

说明书

本发明公开了一种再生铝的晶粒细化加工工艺，涉及铝合金加工技术领域，包括以下步骤：(1)熔炼；(2)急速气冷；(3)二次熔炼；(4)挤压铸造。本发明通过急速气冷操作不仅能细化晶粒并使晶粒更加均匀化，同时氮气还能将熔体中的部分杂质带到铝合金液面上以起到除杂除气的作用；并且通过挤压铸造时的匀速加压和分阶加压方式来进一步细化晶粒，同时还能消除铸件中的显微缩孔，使铸件具有良好的力学性能和表面质量。

技术领域：

本发明涉及铝合金加工技术领域，具体涉及一种再生铝的晶粒细化加工工艺。

背景技术：

铝合金广泛应用于汽车、机械、航空航天等工业领域，为了避免铝合金废弃后造成的环境污染和资源浪费，人们对废旧铝材进行了再生利用，但再生铝的综合性能下降严重，需要在经过重新配料后匹配相应的加工工艺来改善其综合性能。

改善铝合金综合性能的有效方法包括对其进行晶粒细化及变质处理，从而获得细小的等轴初生铝晶粒及弥散的纤维状共晶硅组织。常见的晶粒细化剂包括Al-Ti、Al-B、Al-Ti-C细化剂，在熔体细化处理过程中，细化元素钛和硼容易与硅及变质元素锶发生交互反应，显著降低细化元素有效含量，从而发生细化剂失效或出现显著的细化衰退现象，从而限制了这些细化剂在铝合金中的广泛应用。

为了解决上述问题，一方面需要开发出新型晶粒细化剂，解决现有Al-Ti、Al-B、Al-Ti-C细化剂存在的缺陷；另一方面可以从工艺操作入手，通过特定的处理手段来细化晶粒。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种再生铝的晶粒细化加工工艺，利用该工艺能够有效细化晶粒，从而显著改善再生铝的力学性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种再生铝的晶粒细化加工工艺，包括以下步骤：

(1)熔炼：将废铝、工业纯铝、工业纯硅经过配料后装入熔炼炉中，加热至800-900℃保温熔炼，扒渣，除气，得到熔体；

(2)急速气冷：从炉底通入低温氮气对熔体进行急速气冷，待熔体温度降至650℃时停止通气；

(3)二次熔炼：将经急速气冷后的熔体加热至800-900℃保温熔炼，扒渣，除气，得到铝合金液；

(4)挤压铸造：预热模具，在浇注温度700-800℃将铝合金液充入模具型腔中，合型加压，以10MPa/s的加压速度加压至70-80MPa后保压5-10s，再继续以10MPa/s的加压速度加压至100-110MPa后保压5-10s，减压开型，得到铝合金铸件。

所述工业纯铝的纯度为99.7％。

所述工业纯硅的纯度为99.9％。

所述低温氮气的温度为5-10℃。

所述模具的预热温度为300-400℃。

所述铝合金液的浇注速度为5-20kg/s。

为了更加优化所制铝合金铸件的力学性能，本发明还在二次熔炼时加入了晶粒细化剂，即本发明还提供了另外一种再生铝的晶粒细化加工工艺，包括以下步骤：

(1)熔炼：将废铝、工业纯铝、工业纯硅经过配料后装入熔炼炉中，加热至800-900℃保温熔炼，扒渣，除气，得到熔体；

(2)急速气冷：从炉底通入低温氮气对熔体进行急速气冷，待熔体温度降至650℃时停止通气；

(3)二次熔炼：将经急速气冷后的熔体加热至800-900℃保温熔炼，再加入晶粒细化剂，继续于800-900℃下保温熔炼，扒渣，除气，得到铝合金液；