[发明专利]再生铝合金中富铁相的形态调控方法

说明书

一种再生铝合金中富铁相的形态调控方法，属于再生铝合金技术领域。再生铝合金中富铁相的形态调控方法，包括：在再生铝熔体中加入Mn元素和Cr元素，并使得再生铝熔体中Mn元素和Cr元素的总质量与Fe元素的质量之比为0.35～0.5：1，且再生铝熔体中的Cr元素的质量≤再生铝熔体的质量的0.12％。然后加入B元素并将再生铝熔体的温度降至初生富铁相形成温度以下2～12℃进行保温，随后保温后升温至690～710℃，B元素的质量为再生铝熔体质量的0.01～0.03％。其能够有效地将再生铝合金中富铁相的晶格类型从单斜四方转变成体心立方或简单立方，且能够调控富铁相的尺寸与分布，达到细化合金组织的目的。

技术领域

本申请涉及再生铝合金技术领域，具体而言，涉及一种再生铝合金中富铁相的形态调控方法。

背景技术

Fe是再生铝合金中常见的杂质元素之一，其含量随再生铝回收次数的增加而累积增加，导致再生铝中Fe的含量超标。由于Fe在室温下几乎不溶于铝，因此Fe基本以高硬度、大脆性的富铁相形式存在于铝合金中，受力时易成为裂纹源，加速构件的失效，成为再生铝合金中不可避免的有害元素之一。Al₅FeSi(称为β-Fe相)和Al₈Fe₂Si(称为α-Fe相)是再生铝Al-Si合金中常见的两类富铁相，其中β-Fe相为单斜四方结构，呈针片状，严重割裂基体，对塑性的危害最大。而α-Fe相为体心立方或简单立方结构，呈汉字状，对基体的割裂作用显著降低，减缓了合金塑性的降低。因此，改变富铁相类型是缓解Fe元素危害的有效方法之一。

目前，改善富铁相类形貌的方法大致分为两类，第一类是通过添加Mn类元素，促进β-Fe相向α-Fe相转变，这类元素包括Mn、Co、Cr、Be、Sc等，该法具有工艺简单、见效快等优点，工业上最为常用，但元素的添加量在业内存在较大的争议，无法获得理想的效果；第二类方法通过添加活性元素(B、RE、Sr、Ca)或熔体处理、提高冷却速度等方法来细化富铁相的尺寸，但变质效果不如第一类方法，应用受到限制。

Mn、Cr与Fe的原子半径相近，易与Fe形成置换固溶体，在Al-Si合金中加入一定量的Mn、Cr等元素，能有效促进β-Fe相向α-Fe转变，达到改变富铁相类型的目的，因此成为工业上最为常用的最为常用变质方法。但由于富铁相形态影响因素多且复杂，Mn、Cr的加入量在行业内还存在较大的争议，Mn、Cr加入量过少时，无法完全消除针片状的β-Fe相，而添加量过多是则容易形成粗大的初生富铁相，同时增加了富铁相的体积分数。为了解决这个问题，近年来国内外学者通过复合变质处理的方法。

文献【S.S.Sreeja Kumari,R.M.Pillai,T.P.D.Rajan,et al.Effects ofindividual and combined additions of Be,Mn,Ca and Sr on the solidificationbehaviour,structure and mechanical properties of Al-7Si-0.3Mg-0.8Fe alloy[J].Materials ScienceEngineering A,460-461(none):561-573.】对比研究了单独和复合添加Mn、Be、Sr、Ca等元素对Al-Si合金中富铁相形貌和尺寸的影响，发现Mn/Be复合添加有利于减少针状富铁相，而Mn/Ca、Mn/Sr复合添加更有效地减小针状富铁相的尺寸。公开号为CN106319275A的中国专利公开了一种富铁相变质剂及变质方法。变质剂由[Mn]剂和[B]剂组成，该变质剂可以完全消除针状富铁相和初生富铁相的存在，获得均匀的汉字状富铁相，显著提高再生铝的力学性能。虽然该专利中的富铁相基本转变成汉字状，但其尺寸仍较为粗大，致密度不高，造成裂纹的扩展速率较大，限制了合金塑性的提升。

发明内容

本申请实施例提供了一种再生铝合金中富铁相的形态调控方法，其能够有效地将再生铝合金中富铁相的晶格类型从单斜四方转变成体心立方或简单立方，且能够调控富铁相的尺寸与分布，达到细化合金组织的目的。

本申请的实施例是这样实现的：