本发明属于铝合金制备技术领域，具体涉及一种废铝再生耐热铝合金及其制备方法。
背景技术：
耐热铝合金是指能在较高温度下使用而不发生软化的铝合金。耐热铝合金广泛应用于汽车发动机缸体、缸盖、活塞、变速箱壳体、涡轮压缩机叶片、运输工具连接件、石油钻杆、航空器隔框、翼梁、铆钉、导弹壳体等。随着汽车、轨道交通、海工装备、航空航天、武器装备的迅速发展，对耐热铝合金的需求越来越多。
文献资料检索发现，现有技术主要以原生铝为原材料，在熔炼铸造过程中再加入铜、镁、锰、锆等合金元素来制备耐热铝合金。众所周知，原生铝由氧化铝电解制得，而铝电解为高能耗产业，生产1吨电解铝的总能耗相当于9000公斤的标准煤，同时还会排放大量的二氧化碳、粉尘和固体废弃物，造成严重的环境污染。由于现有技术主要以原生铝为原材料，通过添加大量合金元素来制备耐热铝合金，导致耐热铝合金的生产成本较高，推广应用十分困难。
我国是铝材生产和消费大国，每年源源不断地产生大量的废铝。利用废铝再生铝合金，可以显著降低铝合金的生产成本，并大大减少能源的消耗以及二氧化碳、粉尘和固体废弃物的排放。但我国大部分的废铝目前主要用于再生低附加值的铸造铝合金，废铝中含有的铜、镁、锰、锆等大量合金元素并没有得到有效利用，造成资源的巨大浪费。因此，充分利用废铝中含有的大量合金元素直接再生高附加值的耐热铝合金，对于提高废铝的使用价值、降低耐热铝合金的生产成本具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题与不足，提供一种废铝再生耐热铝合金及其制备方法，以废铝为主要原材料直接再生耐热铝合金，提高废铝的使用价值，降低耐热铝合金的生产成本。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明耐热铝合金的原材料组成按质量百分比为：60.5~63.0%的废旧铝型材，10.5~11.0%的废旧铝铸件，7.0~7.5%的废旧铝板，15.0~16.0%的废旧铝线，4.5~5.5%的废旧铜线。
废铝再生耐热铝合金的制备方法由以下步骤组成：
（1）将废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线在700~760℃加热熔化成铝合金液；
（2）用六氯乙烷对步骤（1）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；
（3）将步骤（2）的铝合金液在680~740℃铸造或铸轧或连铸连轧成铝合金；
（4）将步骤（3）的铝合金在505~535℃固溶2~8小时，水淬后在175~210℃时效12~48小时，随炉冷却后得到所述耐热铝合金。
上述废旧铝型材的化学成分及质量百分比为：Mg 0.3~1.2%，Si 0.3~1.2%，Fe ≤0.8%，Cu ≤0.9%，Mn ≤0.55%，Zn ≤0.3%，余量为Al。
上述废旧铝铸件的化学成分及质量百分比为：Si 3.5~5.5%，Mn 1.5~3.5%，Cu 0.1~0.4%，Fe ≤0.9%，Cr ≤0.45%，Zn ≤0.3%，余量为Al。
上述废旧铝板的化学成分及质量百分比为：Mg 4.5~7.5%，Mn 0.4~1.2%，Cr 0.05~0.45%，Si ≤0.4%，Fe ≤0.6%，Cu ≤0.5%，余量为Al。
上述废旧铝线的化学成分及质量百分比为：Zr 0.5~2.5%，Fe 0.2~0.8%，Mg ≤0.7%，Si ≤0.55%，Ti ≤0.015%，B ≤0.006%，余量为Al。
上述废旧铜线的化学成分及质量百分比为：Bi ≤0.03%，Sb ≤0.04%，Fe ≤0.05%，Ni ≤0.04%，Pb ≤0.02%，Sn ≤0.01%，余量为Cu。
所述六氯乙烷的用量为原材料总质量的0.3~0.5%。
本发明以废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线为原材料直接再生耐热铝合金，通过优化废铝原材料的组成，获得含有Cu、Mg、Si、Mn、Cr、Zr、Fe等元素多元复合微合金化的耐热铝合金，其中Cu、Mg、Si、Mn、Fe元素可以固溶在铝基体中起到固溶强化作用，可以增大原子间的结合力，减慢原子的扩散过程和固溶体的分解速度，提高铝合金在高温下的热稳定性。Cu、Mg、Si、Mn、Fe还能与Al形成Al2CuMg、Al2FeSi、Al6Mn、Al3Fe等硬而脆的金属间化合物，这些金属间化合物具有熔点高、数量多和尺寸细小的特点，在铝合金中可以阻碍晶界的滑移和位错的运动，提高铝合金的高温强度。Cr、Zr元素在铝合金中可以细化晶粒，还可以形成弥散的Al3Cr和Al3Zr强化相，这些强化相的高温性能稳定，与铝基体错配度低，与铝基体形成共格关系，能有效钉扎位错，阻碍晶界滑移，抑制铝基体再结晶，提高铝基体的再结晶温度和铝合金的高温强度。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明耐热铝合金是以废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线为原材料直接再生得到，不需要使用原生铝和添加Cu、Mg、Mn、Cr、Zr等合金元素，因此具有较低的生产成本，比现有同类耐热铝合金的生产成本低40%以上。
（2）本发明耐热铝合金具有优异的室温和高温强度，其中25℃室温抗拉强度大于500MPa，伸长率大于8%，250℃高温抗拉强度大于400MPa，伸长率大于11%，可用于汽车、轨道交通、海工装备、航空航天等领域，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
耐热铝合金的原材料组成按质量百分比为：60.5%的废旧铝型材（化学成分及质量百分比为：Mg 1.2%，Si 0.8%，Fe 0.5%，Cu 0.6%，Mn 0.4%，Zn 0.3%，余量为Al），10.5%的废旧铝铸件（化学成分及质量百分比为：Si 3.5%，Mn 1.5%，Cu 0.2%，Fe 0.9%，Cr 0.45%，Zn 0.3%，余量为Al），7.5%的废旧铝板（化学成分及质量百分比为：Mg 7.5%，Mn 0.7%，Cr 0.05%，Si 0.4%，Fe 0.6%，Cu 0.2%，余量为Al），16.0%的废旧铝线（化学成分及质量百分比为：Zr 1.5%，Fe 0.3%，Mg 0.4%，Si 0.25%，Ti 0.015%，B 0.006%，余量为Al）和5.5%的废旧铜线（化学成分及质量百分比为：Bi 0.009%，Sb 0.007%，Fe 0.01%，Ni 0.04%，Pb 0.002%，Sn 0.001%，余量为Cu）。耐热铝合金的制备步骤如下：
（1）将废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线在760℃加热熔化成铝合金液；
（2）用原材料总质量百分比为0.4%的六氯乙烷对步骤（1）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；
（3）将步骤（2）的铝合金液在740℃铸造成铝合金；
（4）将步骤（3）的铝合金在535℃固溶2小时，水淬后在210℃时效12小时，随炉冷却后得到所述耐热铝合金。
实施例2
耐热铝合金的原材料组成按质量百分比为：63.0%的废旧铝型材（化学成分及质量百分比为：Mg 0.9%，Si 0.6%，Fe 0.7%，Cu 0.2%，Mn 0.5%，Zn 0.1%，余量为Al），10.5%的废旧铝铸件（化学成分及质量百分比为：Si 4.0%，Mn 1.9%，Cu 0.3%，Fe 0.5%，Cr 0.4%，Zn 0.2%，余量为Al），7.0%的废旧铝板（化学成分及质量百分比为：Mg 6.5%，Mn 0.7%，Cr 0.45%，Si 0.34%，Fe 0.6%，Cu 0.2%，余量为Al），15.0%的废旧铝线（化学成分及质量百分比为：Zr 0.5%，Fe 0.2%，Mg 0.2%，Si 0.5%，Ti 0.01%，B 0.005%，余量为Al）和4.5%的废旧铜线（化学成分及质量百分比为：Bi 0.001%，Sb 0.009%，Fe 0.01%，Ni 0.02%，Pb 0.02%，Sn 0.01%，余量为Cu）。耐热铝合金的制备步骤如下：
（1）将废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线在730℃加热熔化成铝合金液；
（2）用原材料总质量百分比为0.3%的六氯乙烷对步骤（1）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；
（3）将步骤（2）的铝合金液在710℃铸轧成铝合金；
（4）将步骤（3）的铝合金在505℃固溶8小时，水淬后在175℃时效48小时，随炉冷却后得到所述耐热铝合金。
实施例3
耐热铝合金的原材料组成按质量百分比为：61.5%的废旧铝型材（化学成分及质量百分比为：Mg 0.3%，Si 0.3%，Fe 0.2%，Cu 0.8%，Mn 0.55%，Zn 0.2%，余量为Al）、11.0%的废旧铝铸件（化学成分及质量百分比为：Si 5.5%，Mn 3.5%，Cu 0.1%，Fe 0.1%，Cr 0.4%，Zn 0.3%，余量为Al）、7.5%的废旧铝板（化学成分及质量百分比为：Mg 4.5%，Mn 0.4%，Cr 0.45%，Si 0.4%，Fe 0.2%，Cu 0.4%，余量为Al）、15.0%的废旧铝线（化学成分及质量百分比为：Zr 0.5%，Fe 0.2%，Mg 0.7%，Si 0.15%，Ti 0.005%，B 0.001%，余量为Al）和5.0%的废旧铜线（化学成分及质量百分比为：Bi 0.03%，Sb 0.01%，Fe 0.04%，Ni 0.04%，Pb 0.01%，Sn 0.001%，余量为Cu）。耐热铝合金的制备步骤如下：
（1）将上述废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线在700℃加热熔化成铝合金液；
（2）用原材料总质量百分比为0.5%的六氯乙烷对步骤（1）的铝合金液进行精炼除气除渣处理；
（3）将步骤（2）的铝合金液在680℃连铸连轧成铝合金；
（4）将步骤（3）的铝合金在515℃固溶6小时，水淬后在190℃时效24小时，随炉冷却后得到所述耐热铝合金。
按GB228-2010《金属材料拉伸试验》标准，将实施例1-3耐热铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS200型万能电子拉伸试验机上，分别在25℃和250℃进行拉伸试验，检测耐热铝合金的室温和高温拉伸力学性能，结果如表1所示。
表1 实施例1-3耐热铝合金的室温和高温拉伸力学性能
从表1可看到，25℃室温抗拉强度大于500MPa，伸长率大于8%，250℃高温抗拉强度大于400MPa，伸长率大于11%，耐热铝合金具有优异的室温和高温强度。本发明耐热铝合金全部采用废旧铝型材、废旧铝铸件、废旧铝板、废旧铝线和废旧铜线为原材料直接再生得到，未使用原生铝和添加Cu、Mg、Mn、Cr、Zr等合金元素，因此本发明耐热铝合金具有较低的生产成本。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。