一种固态再生铝合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属加工技术领域，尤其涉及一种再生铅合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铅合金由于具有较高的比强度，良好的延展性、导电性、导热性及耐腐蚀性等优 点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中，是继钢铁之后使用量最大 的金属材料，对国民经济发展有很大的支撑作用。我国铅矿资源储量仅占世界的1.94%， 但铅合金消费量却占世界的40%，同时W年均7. 2%的速度增加，至2011年中国原铅消费 已超过1800万吨。原生铅合金的冶炼生产工艺过程消耗大量的能量。因此如何高效、合 理的使利用有限的铅合金资源，成为人们长期W来非常关注的一个课题。在用铅合金生产 各类产品的过程中会产生大量的车削废屑，如果将送些车削废屑回收再利用，不仅会大大 节约资源和能源，而且会显著减少环境污染，同时还可W降低铅合金制品的生产成本，具有 非常显著的社会效益和经济效益。传统的铅合金车削屑再生工艺主要是通过重烙的方式， 送样不仅破坏了材料原有的显微结构，而且消耗大量的能量耗高，同时也因为氧化损失相 当一部分，回收率低，制造成本大大增加。固态再生铅合金车削屑具有非常广阔的市场前 景和竞争力。送是因为与传统重烙方法相比，它不需要通过烙化就可W直接将铅合金屑 转化为高致密度、高性能与原生铅合金性能相媳美或更优的型材或近净成型零部件。根 据资料化邑日即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 显示；重烙铅 合金回收率只有54. 1%，能耗却高达17. 5kJ/g，而固态再生铅合金回收率高达95. 2%，能 耗却低至5.化J/g。近年来随着全球铅合金资源的日益缺乏，W及人们对能源和环境的关注 程度日益升高，人们对固态再生铅合金的呼声也越来越高。
[000引 Ryoichi 化iba 等人（Ryoichi 化iba, Tamon Nakamura, Mitsutoshi Kuroda, Journal of Materials Processing Technology 211(2011) 1878 - 1887)通过对 Al-7% Si-0. 4% Mg合金屑进行冷挤压然后再冷社的工艺制备出了再生Al-7% Si-0. 4% Mg 合金材料，送种材料的拉伸屈服强度在ISOMPa左右，抗拉强度达到230MPa左右，然而延展 率却不到2 %，送样低的拉伸延展率导致材料无法在工业中应用。低延伸率的主要原因是在 挤压和社制过程中由于温度较低，铅合金屑没有实现很好的冶金结合。化kashi TAKAHA甜I 等人灯日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脚日1 of Japan Institute of Li曲t Metals, Vol. 59, No. 7(2009), PP. 354 - 358)通过高压扭转 工艺成功的将6063铅合金屑转化为性能很好的块体材料，通过送种工艺回收的6063铅合 金的拉伸延展率达到了 15%，但由于送种工艺对制备的材料尺寸有很大限制，因此很难用 于工业化生产。W. Tang 等人（W. Tang, A. P. Reynolds, Journal of Materials Processing Technology 210(2010)2231 - 2237) W 2050铅合金屑和2195铅合金屑为原料，通过摩擦 挤压的工艺制备出了表面质量很好的2050和2195铅合金线材，热处理W后材料的硬度超 过了 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)利用孔道模对 6060 铅合金屑进行了热挤压，从而制备出了 6060铅合金再生材料，送种材料的拉伸屈服强度为 501口曰，抗拉强度为1321口曰，延伸率为25.4%。由于送种孔道模结构比较复杂，将会导致模 具的制作成本大大提高。
[0004] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种力学性能、物理性能等综合性能优异的 固态再生铅合金及其低成本、低能耗的制备方法。
【发明内容】
[0005] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉强度、 屈服强度、延伸率性能等综合性能优异的固态再生铅合金及其工艺简便、成本低廉的制备 方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种固态再生铅合金，所述固态再生铅合金的抗 拉强度为160~2801口日，屈服强度为70~1201口日，延伸率为15%~30%。
[0007] 本发明还提供了一种上述固态再生铅合金的制备方法，所述方法包括W下步骤：
[0008] a.将铅合金屑放入破碎机内破碎，铅合金屑变成铅合金细粒或细屑；
[0009] b.取适量铅合金细粒或细屑放入钢制模具腔内，然后将装有铅合金细粒或细屑的 钢制模具放在压机上，利用压机的压力将铅合金细粒或细屑压制成预制块；
[0010] C.将预制块放入感应线圈内进行感应加热；
[0011] d.将加热好的预制块放入模具内进行热挤压。
[0012] 在本发明的较佳实施方式中，所述步骤a中，所述铅合金屑为A356铅合金屑或 6063铅合金屑；铅合金屑破碎的时间为1~30min ;铅合金细粒或细屑分别为等轴状细粒 或片状细屑，粒径或片径小于10mm。
[0013] 在本发明的较佳实施方式中，所述步骤b中，压机工作的压强为100~lOOOMPa，保 压时间为1~10分钟；预制块的相对密度在75-98%范围内。
[0014] 在本发明的较佳实施方式中，所述步骤C中，所述感应加热的温度范围为200~ 50(TC，感应加热时间为1~60分钟，感应加热在惰性气氛保护下进行。
[0015] 在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤d中，热挤压使用的模具的预热温度 为200~50(TC，热挤压压强为100~lOOOMPa，热挤压在惰性气氛保护性进行；所述热挤压 的挤压比在5:1~100:1范围内；所述模具的截面为圆形或其他形状。
[0016] 本发明有效地利用铅合金细粒在加热，加压和塑性变形条件下的快速扩散焊接实 现预制块的快速致密化和细粒界面向晶界和相界的