添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法与流程

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法。

背景技术：

铝及铝合金密度小、比强度高、耐腐蚀性、抗氧化性、导电和热性仅次于银和铜，且加工性好，无毒，还有良好的低温反射性能，无磁性，不起火花，表面光泽美观，能表面涂饰等多种特殊性能。我国是铝制品的生产和消费大国，然而，我国的铝土矿资源却很匮乏，目前铝土矿可开采年限不足30年。因此，不断扩大的市场需求与相对贫乏的铝矿资源已成为我国铝业未来发展的瓶颈环节，这一矛盾促进了中国再生铝工业的迅速发展。

铝合金型材挤压技术在汽车、船舶、铁路、航空、航天等工业领域以及建筑等民用领域越来越显示出其重要地位，其使用量巨大。铝合金挤压型材在机械加工过程中产生的干燥铝合金屑存放具有很大的安全隐患，直接重熔回收铝合金屑氧化燃烧严重，其材料的回收率较低。铝合金企业多将铝合金屑以较低价格卖掉，变卖会造成一定的成本损失，尤其在铝合金价格不断上涨时期，铝合金屑安全且高回收率回收对铝合金企业节约原材料成本方面具有重要意义。同时，随着工程需要的提高，对铝合金型材质量的要求越来越高，不仅要求产品的抗拉强度提高，还需要同步提高伸长率。因此，急需设计一种能够解决上述问题的利用铝合金屑生产高强型材的方法。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种生产周期短、工艺简单、回收率高的添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法，是由以下步骤组成的：

1)取铝合金屑和二硼化钛粉末，球磨机内球磨，得初料；

2)将初料加至金属屑饼机中压制成圆柱形的铝合金料块；

3)将铝合金料块放至预热炉中，以10-25℃/min的速度预热至480-520℃；

4)将预热后的铝合金料块置于挤压机中，墩粗排气，以8-12m/min的速度挤压成型，制得高强型材。

所述二硼化钛粉末的加入量为铝合金屑重量的0.05-1％。

所述二硼化钛粉末的粒径≤0.5μm。

所述球磨时间为3-5min。

所述铝合金料块的高度为50-100mm，密度为2.55-2.60g/cm³，料块直径较挤压机料筒直径小10-15mm。

所述挤压机模具温度为480-500℃，挤压机料筒温度为380-420℃，挤压比为10-100：1。

本发明中，铝合金屑中加入二硼化钛粉末充分球磨，使两者混合均匀，并增加二硼化钛粉末的活性，可显著增强型材强度，获得高强铝合金型材。其强化机理为弥散二硼化钛粉末强度较高，均匀分布在铝合金屑中，且与铝合金屑结合良好，能够与铝合金屑形成共格或半共格应力场，相邻的颗粒像“栅栏”一般对要通过的位错起到阻碍作用，即为弥散强化。当位错运动过程中遇到相近的颗粒，位错线将不得不绕过颗粒前进，并在颗粒周围形成位错环，从而有效提高复合材料的强度。

进一步的，在铝合金型材回复再结晶的过程中，晶核优先依附于二硼化钛粉末的固体表面形成，因此二硼化钛粉末大大提高核心数量，初步达到细晶效果；二硼化钛粉末部分存在于晶界，晶界对位错运动有着很强烈的阻碍作用。当晶内位错移动到晶界处将难以继续前进，而在晶界处积塞。晶界阻挡了位错运动，起到了强化的效果。因此，晶粒细化能够有效地提高复合材料的强度及韧性。

本发明的有益效果：本发明具有生产周期短、工艺简单、铝合金屑回收率高的特点，制备的型材具有较高的强度和韧性，大大降低材料的加工成本，具有显著的经济和社会效益。

附图说明

图1为添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的扫描电镜图片；

图2为添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的金相照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法，是由以下步骤组成的：

1)取铝合金屑和二硼化钛粉末，球磨机内球磨，得初料；

2)将初料加至金属屑饼机中压制成圆柱形的铝合金料块；

3)将铝合金料块放至预热炉中，以10℃/min的速度预热至520℃；

4)将预热后的铝合金料块置于挤压机中，墩粗排气，以8m/min的速度挤压成型，制得高强型材。

所述二硼化钛粉末的加入量为铝合金屑重量的0.05％。

所述二硼化钛粉末的粒径≤0.5μm，其中粒径0.5μm的粉末占80％。

所述球磨时间为3min。

所述铝合金料块的高度为100mm，密度为2.55g/cm³，料块直径较挤压机料筒直径小10mm。

所述挤压机模具温度为500℃，挤压机料筒温度为420℃，挤压比为10：1。

实施例2

添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法，是由以下步骤组成的：

1)取铝合金屑和二硼化钛粉末，球磨机内球磨，得初料；

2)将初料加至金属屑饼机中压制成圆柱形的铝合金料块；

3)将铝合金料块放至预热炉中，以18℃/min的速度预热至500℃；

4)将预热后的铝合金料块置于挤压机中，墩粗排气，以10m/min的速度挤压成型，制得高强型材。

所述二硼化钛粉末的加入量为铝合金屑重量的0.5％。

所述二硼化钛粉末的粒径≤0.5μm，其中粒径0.2μm的粉末占80％。

所述球磨时间为4min。

所述铝合金料块的高度为80mm，密度为2.60g/cm³，料块直径较挤压机料筒直径小13mm。

所述挤压机模具温度为490℃，挤压机料筒温度为400℃，挤压比为50：1。

实施例3

添加二硼化钛粉末挤压铝合金屑生产高强型材的方法，是由以下步骤组成的：

1)取铝合金屑和二硼化钛粉末，球磨机内球磨，得初料；

2)将初料加至金属屑饼机中压制成圆柱形的铝合金料块；

3)将铝合金料块放至预热炉中，以25℃/min的速度预热至480℃；

4)将预热后的铝合金料块置于挤压机中，墩粗排气，以12m/min的速度挤压成型，制得高强型材。

所述二硼化钛粉末的加入量为铝合金屑重量的1％。

所述二硼化钛粉末的粒径≤0.5μm，其中粒径0.1μm的粉末占80％。

所述球磨时间为5min。

所述铝合金料块的高度为50mm，密度为2.60g/cm³，料块直径较挤压机料筒直径小15mm。

所述挤压机模具温度为480℃，挤压机料筒温度为380℃，挤压比为100：1。

性能测试

按照实施例1-3的方法加工成直径为6mm的标准拉伸高强型材试样，与空白对照组(6063型铝合金)进行比较，根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》测试室温性能，结果如表1所示：

表1性能测试结果

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。