易拉罐用3104鋁合金再生關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、3104變形鋁合金以其密度低、延展性好、強(qiáng)度高、制耳率低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于易拉罐制備，但廢舊易拉罐回收后往往被降級使用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。針對這一問題，本文就易拉罐用3104鋁合金材料保級還原中部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，希望為3104鋁合金材料再生和進(jìn)一步研究提供參考。
　　本文主要研究了超聲波脫漆、自制熔劑精煉凈化、稀土細(xì)化、調(diào)節(jié)Mn含量進(jìn)行變質(zhì)處理及復(fù)合熱處理等工藝對廢鋁易拉罐材料保級還原過程的影響規(guī)律，并通過控制、優(yōu)化各工藝參數(shù)，改

2、善再生3104鋁合金的微觀組織和機(jī)械性能；深化了對廢鋁再生、鋁熔體處理的基本理論、復(fù)合熱處理理論的認(rèn)識，對易拉罐用鋁材保級還原技術(shù)的開發(fā)和完善具有一定的指導(dǎo)意義。本論文主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下：
　　(1)利用超聲脫漆技術(shù)對廢舊易拉罐內(nèi)外表面進(jìn)行了脫漆處理。研究了不同空化泡初始半徑、不同超聲功率和聲壓幅值對空化泡動力特性的影響規(guī)律，并通過超聲脫漆實(shí)驗(yàn)得到最佳工藝參數(shù)。研究結(jié)果表明：當(dāng)空化泡初始半徑R0=160μm，超聲頻率f=2

3、0.5KHz和聲壓幅值Pa=0.5MPa時，脫漆效果最好，此時，氣泡膨脹率最大，潰滅時釋放的能量最大，傳遞給Al2O3磨粒的能量也最大。試驗(yàn)證明，在超聲頻率f=20.5KHz時，選用80目的Al2O3磨粒脫漆，效率最高。
　　(2)利用自行設(shè)計(jì)的鋁熔體凈化工藝和水模擬旋轉(zhuǎn)噴吹除氣工藝對廢鋁易拉罐熔體進(jìn)行了精煉凈化處理。利用正交實(shí)驗(yàn)方法研究了不同熔劑配方和不同的阻流板寬度等對熔體除雜和除氣效果的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)熔煉溫度為720

4、℃，熔劑的含量為4％時，鋁熔體的凈化效果最好，含雜率最低，制得的試樣抗拉強(qiáng)度和伸長率分別可以達(dá)到193MPa和21.04%；當(dāng)阻流板寬度為15mm，且阻流板與噴吹頭深度接近時，溶液中氣泡尺寸最小，分布最均勻。
　　(3)利用Al-5Ti-1B-Er合金細(xì)化劑對廢棄易拉罐熔體進(jìn)行了細(xì)化處理。從微觀結(jié)構(gòu)方面闡述了稀土Er的細(xì)化機(jī)理，研究了合金細(xì)化劑對再生3104鋁合金組織和性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：細(xì)化劑加入后，熔體中包含TiAl

5、3、TiB2和Ti2Al20Er等第二相，在750℃熔煉溫度下，Er加入量為0.4wt.%，Al-5Ti-1B-0.4Er中間合金細(xì)化劑加入量1wt.%，在鋁液中保溫時間30min時，細(xì)化效果最好，測得再生3104鋁合金晶粒尺寸為159±59μm，比AlTiB中間合金細(xì)化效果提高了45%。
　　(4)調(diào)節(jié)Mn的含量可以明顯影響3104鋁合金的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。當(dāng)Fe含量大于0.7，Mn/Fe比大于1時，有利于再生3104鋁合金組

6、織中AlMnFeMg相鈍化、細(xì)化甚至顆粒化，Mn/Fe比達(dá)到1.5時材料的力學(xué)性能達(dá)到最大值，Mn/Fe比大于1.5時，組織中出現(xiàn)較多粗大塊狀、片狀的AlMnFeMg相，力學(xué)性能惡化。
　　(5)利用深冷處理和均勻化相結(jié)合的復(fù)合熱處理工藝對廢棄易拉罐組織和性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：經(jīng)均勻化處理的試樣，其應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)了PLC效應(yīng)，而經(jīng)深冷處理的試樣不會出現(xiàn)這種效應(yīng)，深冷處理后再均勻化處理可以促進(jìn)再生鋁合金第二相彌散析出，大量

7、細(xì)小均勻分布的沉淀相強(qiáng)化了溶質(zhì)原子對位錯的釘扎效應(yīng)，提高了合金的臨界應(yīng)變值，可使材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率分別達(dá)到214MPa、105MPa和20.8%。
　　總之，本文的研究不僅是金屬再生技術(shù)的進(jìn)一步深入與拓寬，而且也是對傳統(tǒng)意義上的表面脫漆技術(shù)及其相關(guān)理論的深入理解，同時，也為國際上目前盛行的金屬保級再生技術(shù)的研究提供了可供參考和借鑒的技術(shù)思路。本文對再生3104鋁合金再生關(guān)鍵技術(shù)的研究將為開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的廢鋁易