本发明涉及再生铝合金，特别是指一种再生铝合金中富fe相的调控方法。
背景技术：
1、从环境的角度来看，铝的优势在于它的可回收性。由于电解铝生产对能源需求大，环境影响大，而铝回收利用的成本低，环境效益高。再生铝的能源消耗低至原铝生产能源消耗的5％，具有广阔的应用前景。因此，如果再生铝合金能恢复原铝的力学性能，就可以实现铝合金结构件的绿色生产。然而，铝合金在回收过程中，不可避免地会引入fe化物杂质。并且随着fe元素不断的富集，组织中会形成针状的β-al5fesi相，严重降低了构件的力学性能，特别是结构件的断裂韧性和疲劳寿命。此外，粗大的针片状β-fe还会阻碍凝固过程中枝晶间液态金属的补缩，导致微孔的形成，从而进一步降低合金的疲劳性能。
2、为了解决这一问题，许多研究都集中在将有害的针状β-al5fesi相转化为危害较小的具有鱼骨状形貌的α-al15(fe,mn)3si2(α-fe)相。前期的研究结果表明，中和元素mn的添加能在一定程度上减少针状β-fe的形成，这是由于mn元素与fe元素的原子半径相似，可以在针状的β-fe相中取代fe原子，进而促进β-al5fesi向α-al15(fe,mn)3si2相的转变。研究证明，在mn:fe比为2:1的情况下，可以有效的将有害的β-fe转化为α-al15(fe,mn)3si2相。
3、yu等人(g.j.yu,j.h.peng,advanced materials research 602-604(2012)590-593)发现当mn/fe比为2:1时，在熔化温度为780℃，保温时间为10分钟的条件下，可以实现针状的β-fe向鱼骨状α-fe的充分转变。
4、xu等人(z.xu,x.zhang,h.wang,et al.materials characterization 168(2020))研究发现，当mn/fe质量比达到2:1时，在含0.47wt.％fe的6061双辊铸轧薄板边缘几乎观察不到针状的β-fe，而沿晶界分布着大量细小的α-al12(fe,mn)3si2相，合金的抗拉强度和延伸率可达204.80mpa和17.83％。
5、tseng等人(c.tseng,s.lee,s.tsai,et al.journal of materials researchand technology 17(9)(2002)2243-2250)报道了，在含0.30wt.％fe的a206合金中添加0.66wt.％mn，达到mn/fe比为2.2时，几乎所有片状的β-fe都完全转化为鱼骨状的α-fe相。
6、然而，mn的过量添加实际上会导致合金中富fe相总体积分数的增加，这可能会抵消一部分由mn中和带来合金塑性的提升。song等(d.f.song,y.l.zhao,z.wang,et al.actametallurgica sinica(english letters)35(1)(2021)163-175)研究了不同mn添加量下al-7.0si-1.2fe合金中富fe相的演化，发现过量的mn添加增加了合金中粗大的α-al15(fe,mn)3si2相的体积分数，降低了合金的延展性。
7、因此，在有限的mn添加下(mn/fe值小于1：1)，并具有理想的β-fe改性效果，且不形成粗大的富fe相，是调控再生铝合金组织性能的理想选择。
8、目前，对al-si铸造合金中富fe相影响的实验研究较多，而al-fe-si金属间化合物对变形铝合金力学性能影响的实验研究较少。为了优化再生铝合金中富fe相的尺寸和分布状态，许多学者研究了生产加工各个步骤中富fe相的形成和演化。li等人(y.li,l.arnberg.materials science engineering:a347(1-2)(2003)130-135)发现均匀化处理过程中会发生富fe相的溶解断裂和相转变现象。alexander等人(d.alexander,a.greer.materials science technology 21(8)(2005)955-960)观察到了热处理过程中富fe相的断裂。hamerton等人(r.hamerton,h.cama,m.meredith.materials scienceforum,trans tech publ,2000,pp.143-154)发现富fe相的形态对轧制过程中fe相的断裂有显著的影响。研究结果表明：铸锭的均匀化处理不仅可以消除微观偏析，而且可以促使组织中针状的β-fe相转变为鱼骨状的α-fe相，这种转变后的α-fe相利于改善合金后续的加工性能。
9、在轧制过程中，由于周围基体的变形，合金中的第二相会受到局部的机械载荷，导致其断裂，通过热轧破碎粗大的富fe相是工业生产中的一个重要发展。
10、因此，在有限的mn添加(mn/fe小于1：1)的情况下，亟需确定一种优化的均匀化和热变形工艺，以加速有害相β-fe的溶解和转化，从而高效的对再生铝合金中有害的β-fe相的形态、尺寸和分布进行调控，实现再生铝合金组织性能的提升来满足其商业应用的需求。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了一种再生铝合金中富fe相的调控方法，在有限的mn添加情况下(mn/fe小于1：1)，通过优化均匀化和热变形工艺，能够有效地将再生铝合金中有害的针状β-fe相转变为鱼骨状的α-fe相,且能够有效调控富fe相的形态、尺寸和分布，达到细化合金组织，改善塑性加工的目的。
2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
3、一种再生铝合金，由以下化学成分组成：按照质量百分比计，si 0.50～0.70％，fe0.30～1.30％，cu 0.20～0.40％，mn 0.30～1.30％，mg 0.30～0.50％，cr 0.20～0.30％，zn 0.20～0.40％，ti 0.05～0.10％，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的总量小于0.05％。
4、其中，优选地，由以下化学成分组成：si 0.55～0.70％，fe 0.50～1.0％，cu0.30～0.40％，mn 0.50～1.0％，mg 0.40～0.50％，cr 0.20～0.25％，zn 0.20～0.30％，ti0.05～0.10％，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的总量小于0.05％。
5、优选的，再生铝熔体中加入的mn元素与fe元素的质量之比小于1：1。
6、优选的，所述再生铝合金的主要组织为鱼骨状的α-fe。
7、本发明还提供所述的一种再生铝合金的制备和富fe相的调控方法，包括如下步骤：
8、s1、根据所述再生铝合金成分进行原料配比称重，并对原料进行预热处理；
9、s2、将步骤s1中预热后的原料加入电阻炉进行熔炼，引入除铝钛硼中间合金和可选的铝镁中间合金以外的中间合金，进行搅拌熔化，得到合金液；
10、s3、将所述合金液进行精炼、除气拔渣之后，加入铝钛硼中间合金和可选的铝镁中间合金，待所有的中间合金都完全熔化后，再进行保温20-30min，然后进行浇注，得到再生铝合金铸锭；
11、s4、将所述再生铝合金铸锭在490-540℃下进行双级均匀化处理；
12、s5、将均匀化处理后的再生铝合金铸锭进行热轧，入轧温度520-530℃，出轧温度140-160℃，得到再生铝合金板材；
13、s6、将所述再生铝合金板材在490-540℃下进行双级固溶处理，然后水淬；
14、s7、将所述水淬后的板材进行冷轧，然后进行时效处理，得到再生铝合金样品。
15、其中，优选地，该制备方法还包括：在s1中，将原料、模具和石墨坩埚在200℃下预热1-2h。
16、其中，优选地，s3中，所述浇铸的条件包括：温度为730-740℃，浇铸速度为80～100mm/min。
17、其中，优选地，s4中，所述均匀化处理的过程包括：先在490-500℃保温4-6h，再在530-540℃保温6-12h。
18、其中，优选地，s5中热轧使得轧制变形量为30-40％；和/或，热轧的轧制速度为1-1.5m/s。
19、其中，优选地，s6中，所述双级固溶处理的过程包括：先在490-500℃保温2-4h，再在530-540℃保温6-8h。
20、其中，优选地，s7中，所述冷轧使得冷轧变形量为20-30％。
21、其中，优选地，所述时效处理的条件包括：在170-175℃下处理8-16h，优选8h。
22、本发明的上述技术方案的有益效果如下：
23、上述方案中，本发明的一种再生铝合金中富fe相的调控方法简单高效，成本低，易于推广。具体有益效果分为以下三方面：
24、1.本发明采用有限的中和元素mn的添加(mn/fe小于1：1)，避免了在合金组织中形成粗大的富fe相而损失由mn中和带来合金塑性的提升。
25、2.本发明优选出了合适的均匀化工艺，可以促进基体组织中有害的针状β-fe相向鱼骨状α-fe相的转变，改善合金的热加工性能。
26、3.结合热变形工艺，可以有效调控再生铝合金中有害相β-fe的形态、尺寸和分布状态，实现再生铝合金强度和塑性的有效提升，进一步满足其工业应用的性能要求。
27、本发明的一种再生铝合金的强度可达279.75mpa，延伸率可达11.75％，见测试例表1，合金的各项性能相对铸态均有了大幅度的提升，其综合性能接近原铝水平。
1.一种再生铝合金中富fe相的调控方法，其特征在于，再生铝合金由以下化学成分组成：按照质量百分比计，si 0.50～0.70％，fe 0.30～1.30％，cu 0.20～0.40％，mn 0.30～1.30％，mg 0.30～0.50％，cr 0.20～0.30％，zn 0.20～0.40％，ti 0.05～0.10％，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的总量小于0.05％。
2.根据权利要求1所述的再生铝合金的化学成分，其特征在于，由以下化学成分组成：si 0.55～0.70％，fe 0.50～1.0％，cu 0.30～0.40％，mn 0.50～1.0％，mg0.40～0.50％，cr 0.20～0.25％，zn 0.20～0.30％，ti 0.05～0.10％，余量为al和不可避免的杂质，所述不可避免的杂质的总量小于0.05％。
3.根据权利要求2所述的再生铝合金的化学成分，其特征在于，再生铝熔体中mn元素与fe元素的质量之比小于1：1。
4.根据权利要求3所述的再生铝合金中富fe相的调控方法，其特征在于，所述再生铝合金的主要组织为鱼骨状的α-al15(fe,mn)3si2相。
5.权利要求1-4任一项所述的再生铝合金中富fe相的调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，该制备方法还包括：在s1中，将原料、模具和石墨坩埚在200℃下预热1-2h。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，s4中，所述双级均匀化处理的过程包括：先在490-500℃保温4-6h，再在530-540℃保温6-12h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，s5中热轧使得轧制变形量为30-40％；和/或，热轧的轧制速度为1-1.5m/s。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，s6中，所述双级固溶处理的过程包括：先在490-500℃保温2-4h，再在530-540℃保温6-8h。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，s7中，所述冷轧使得冷轧变形量为20-30％；所述时效处理的条件包括：在170-175℃下进行8-16h的人工时效处理。
