CN111690843A - 用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金及其制法 - Google Patents
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Abstract
一种用于厨具的高Fe含量Al‑Fe‑Mn合金及其制法,属于金属材料及冶金领域。一种用于厨具的高Fe含量Al‑Fe‑Mn合金,其含有的成分及各个成分的质量百分比为:Fe为1.0‑1.5%,Mn为0.3‑0.7%,Si≤0.5%,Cu≤0.25%,Zn≤0.25%,Ti≤0.25%,Sr为0.1‑0.35wt%,余量为Al和不可避免的杂质,其中,杂质总含量≤1.0%,同时,满足Fe+Mn的质量百分比≤2.0%。该制备方法为:配料、熔炼、浇铸,根据铸锭的不同进行后续处理。该方法通过变质处理,改变合金中的粗大金属间化合物相Al6(FeMn)以及All5(MnFe)3Si2相的尺寸和形貌,减轻它们对合金力学性能的损害,提高了合金中Fe的含量,充分发挥Fe元素的优势。
Description
技术领域
本发明属于金属材料及冶金技术领域,具体涉及一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金及其制法。
背景技术
铝合金在炊具、餐具中有广泛应用,比如,铝制的电饭锅的内胆、铝制的炒锅、铝制的饭盒等。炊具餐具用铝合金以AA3003和3A21合金为主。AA3003铝合金含有的化学成分及各个成分的质量百分比为Mn 1.0-1.5wt%,Cu 0.05-0.2wt%,Fe≤0.7wt%,Si≤0.6wt%,Zn≤0.1wt%,余量为Al。3A21铝合金含有的化学成分及各个成分的质量百分比为Mn 1.0-1.6wt%,Cu≤0.2wt%,Mg≤0.05wt%,Fe≤0.7wt%,Si≤0.6wt%,Zn≤0.1wt%,Ti≤0.15。3030铝合金和3A21铝合金都是Al-Mn系合金,成分略有不同。其中,金属元素Mn是其主要元素。一方面,Mn原子固溶到Al基体中,产生固溶强化效果,使合金强度得到提高。而另一方面,Mn虽然是人体必需的微量元素,但是人体吸收过量的Mn会对呼吸、生殖和神经等***产生危害(见“荆俊杰,谢吉民,微量元素锰污染对人体的危害,广东微量元素科学,2008年第15卷第2期第6页)。降低Al-Mn系铝合金中的Mn含量,有利于控制人体从炊具餐具中吸收过量Mn的风险。
Fe是对人体健康有帮助的元素,用Fe替代炊具餐具用铝合金中的一部分Mn对人体健康有积极意义。另一方面,AA3003和3A21合金是主要的热传输用材料,用Fe替代AA3003或3A21合金中的部分Mn,可以提高合金的导热性能以及高温性能,可以提高合金的使用温度。
虽然在理论上提高合金中的Fe含量有很多优点,但是,高Fe含量合金在实际生产中的一些问题阻碍了它的发展与应用。在3000系铝合金中,Fe和Mn结合在合金中形成金属间化合物相Al6(FeMn)相,如果合金中含有Si,可能会形成All5(MnFe)3Si2相。这些金属间化合物相对合金的力学性能有破坏作用,而且金属间化合物相越粗大,对力学性能的破坏作用越强烈。所以必须将Mn和Fe的含量限制中一定范围,防止形成粗大的金属间化合物相。另一方面,Fe与Mn的比例对Al6(FeMn)相或All5(MnFe)3Si2相的形貌有显著影响。Fe含量越高,金属间化合物相的形貌越倾向于呈针状或板条状。这种针状或板条状相对力学性能的破坏作更大,而冷加工性能恶化。因此在AA3003系合金中,Mn含量为1.0-1.5wt%,Fe含量≤0.7wt%,实际生产中往往控制在下限,Fe元素的优势没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足,提供一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金及其制法,变质处理是铝合金生产中的一种工艺,本发明通过加入元素Sr变质处理,改变合金中的粗大金属间化合物相Al6(FeMn)以及All5(MnFe)3Si2相的尺寸和形貌,减轻它们对合金力学性能的损害,进一步提高合金中Fe的含量,充分发挥Fe元素的优势,从而在降低厨具用品中Mn含量的基础上,保持其应有的强度,并且还可以提高用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的导热性能以及高温性能。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其含有的成分及各个成分的质量百分比为:Fe为1.0-1.5%,Mn为0.3-0.7%,Si≤0.5%,Cu≤0.25%,Zn≤0.25%,Ti≤0.25%,Sr为0.1-0.35wt%,余量为Al和不可避免的杂质,其中,杂质总含量≤1.0%,同时,满足Fe+Mn的质量百分比≤2.0%。
所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,经轧制和退火获得O态轧板产品抗拉强度为120~145MPa,屈服强度为46~59MPa,延伸率为32~42%。
所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其导热率为191-197W/m.K(O态)。
本发明的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,包括以下步骤:
(1)按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备Fe、Mn、Si、Cu、Zn、Ti、Sr和Al的原料;其中,Al的原料为铝锭;
(2)将铝锭加热,熔化成铝熔体,将其它原料加入铝熔体中,温度控制在700~760℃,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成铝合金熔体;
(3)采用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理,精炼处理后,加入变质剂Sr的原料,静置20~40min,进行扒渣,然后将铝合金熔体浇铸得到铸件;
同时,在浇铸过程中,同步进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,并进行过滤;
(4)将铸件放入均质化炉中进行均匀化处理,得到均匀化产物,冷却后,得到用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金;其中,均匀化处理的温度为550~620℃,时间为8~24h。
根据铸件状态进行后续处理,具体为:
当制得高Fe含量Al-Fe-Mn合金的铸件为扁锭时,处理过程为:将均匀化处理后的扁锭经过热轧轧制成热轧卷;根据需要,可对热轧卷进行退火处理,退火工艺为在400~500℃加热0.5~3h,然后进行冷轧,得到冷轧板。
当制得高Fe含量Al-Fe-Mn合金的铸件为圆棒时,处理过程为:将均匀化处理后的圆棒在400~500℃预热,然后挤压成型材。
所述的步骤(1)中,Mn为锰添加剂或铝锰中间合金。
所述的步骤(1)中,Fe为铁添加剂或铝铁中间合金。
所述的步骤(1)中,Si为金属硅或铝硅中间合金。
所述的步骤(1)中,Cu为纯铜或铝铜中间合金。
所述的步骤(1)中,Zn为锌锭。
所述的步骤(1)中,Ti为钛添加剂或铝钛中间合金。
所述的步骤(3)中,精炼剂可以选用具有精炼效果的铝合金精炼剂,比如Promag粒状精炼剂,按质量比,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.05~0.5%。
所述的步骤(3)中,铸件根据需要,可以为圆棒或扁锭中的一种。
所述的步骤(3)中,在线除气是采用SNIF在线除气装置将氩气喷入铝合金熔体中,氩气流量为3~5m3/h。
所述的步骤(3)中,变质剂Sr的原料是Al-Sr中间合金,优选为Al-10Sr中间合金,变质剂Sr的原料也可以在步骤(2)中和其它原料一起加入铝熔体中。
所述的步骤(3)中,在线添加晶粒细化剂是采用喂丝机将Al-5Ti-1B丝通入铝合金熔体中,Al-5Ti-1B丝的添加量为0.5~2.0kg/t铝合金熔体,优选为1.0kg/t铝合金熔体。
所述的步骤(3)中,过滤设备采用陶瓷板。
本发明的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备Fe、Mn、Si、Cu、Zn、Ti、Sr和Al的原料;其中,Al的原料为铝锭;
步骤2:将铝锭加热,熔化成铝熔体,将其他原料加入铝熔体中,温度控制在700~760℃,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成铝合金熔体;
步骤3:采用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理,精炼处理后,静置20~40min,进行扒渣,然后将铝合金熔体浇铸得到铸轧卷或热轧卷;
其中,所述的浇铸,采用连续铸轧工艺或连铸连轧工艺中的一种;
步骤4:将铸轧卷或热轧卷放入退火炉中进行退火处理,退火温度450~550℃,时间为1~10h。
步骤5:根据需要,将退火后的铸轧卷或热轧卷冷轧到需要的厚度。
所述的步骤3中,连续铸轧工艺为采用双辊连续铸轧机进行连续铸轧,形成铸轧卷。
所述的步骤3中,连铸连轧工艺为采用双带式连续铸造机进行连续铸造,形成板坯,板坯经过夹持辊送到热轧机进行热轧,形成热轧卷。
本发明的一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的应用,将用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金用作厨具的原料。
所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金还可以用于作为热传输用铝合金。
一种厨具,采用用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金制得。
一种厨具的制备方法,采用用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金为原料,包括以下步骤:
步骤一:
将用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金进行去除表皮处理,得到去除表皮后的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金;
步骤二:
将去除表皮后的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,根据铸件的状态进行处理,具体为:
当去除表皮后的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的铸件为扁锭时,进行轧制,得到板材;
当去除表皮后的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金为圆棒时,先在400~500℃预热,然后挤压成型材;
当去除表皮后的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金为铸轧卷或热轧卷,先在退火温度450~550℃,时间为1~10h,然后冷轧成带材;
步骤三:
将板材、型材或带材,根据厨具的形状和用途进行处理,得到厨具。
所述的步骤二中,在扁锭轧制或圆棒挤压前,根据工艺要求将圆棒或扁锭切成所需要的尺寸。
本发明的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金及其制法,其有益效果为:
本发明采用元素Sr作为Al6(FeMn)和All5(MnFe)3Si2等金属间化合物相的有效变质剂,可以大大细化这些金属间化合物相。本发明的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,用Fe替代AA3003合金中的部分Mn,同时,加入元素Sr,细化金Al6(FeMn)和All5(MnFe)3Si2属间化合物相,Fe和Mn的含量之和≤2.0,合金中不会出现粗大的初生金属间化合物相,减轻了相关化合物相对合金力学性能的损害,使得本发明方法制备的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在力学性能、加工性能和使用性能等方面基本达到了AA3003合金的水平,从而可以替代AA3003合金或3A21合金制备炊具餐具,发挥低Mn高Fe对人体健康的有利作用,添加的Sr元素也是对人体有利的元素;可以替代AA3003合金制备热传输产品,充分发挥了高Fe含量合金的优良导热性能和高温性能。
附图说明
图1为实施例1用Sr变质的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的凝固组织图。
图2为与实施例1相同凝固条件下没有Sr变质的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金(对比例1)凝固组织图。
图3为本发明实施例的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中,需要说明的是,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行;所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;所描述的不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例中,如果圆棒表面质量较好,均匀化处理后直接进行挤压;如果圆棒表面质量欠佳,则均匀化处理后需将表皮去掉;而用于板带材生产的扁锭,则均匀化处理后将表皮去掉。
本发明实施例中在线除气是采用SNIF在线除气装置,将氩气喷入铝合金熔体中,氩气流量为3-5m3/h,转子转速为300-700r/min。
本发明实施例中在线添加晶粒细化剂是采用喂丝机将Al-5Ti-1B丝通入铝合金熔体中,Al-5Ti-1B丝的添加量为0.5-2.0kg/t铝合金熔体,优选为1.0kg/t铝合金熔体。
本发明实施例中,添加的中间合金选用85Fe剂(含85%Fe的铝合金元素添加剂)、金属硅、镁锭、锌锭、85Ti剂(含85%Ti的铝合金元素添加剂)、85Mn剂(含85%Mn的铝合金元素添加剂)、Al-50Cu中间合金和Al-10Sr中间合金。
实施例1
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其含有的成分及各个成分的质量百分比为:Fe 1.1wt%,Cu 0.15wt%,Mn 0.6wt%,Si 0.3wt%,Ti 0.12wt%,Sr 0.21wt%,余量为Al和杂质,其中,单个杂质含量≤0.05%,杂质总含量≤0.15%。
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其工艺流程图见图3,包括以下步骤:
步骤1、备料:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备铝锭、85Fe剂、85Mn剂、金属硅、Al-50Cu中间合金、85Ti剂、Al-10Sr中间合金;
步骤2、将铝锭加热熔化形成铝熔体,温度控制在750℃,将85Fe剂、85Mn剂、金属硅、Al-50Cu中间合金、85Ti剂原料加入铝熔体中,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成铝合金熔体,温度控制在720-750℃;取样分析化学成分,如有必要,再次添加原料,确保化学成分合格;
步骤3、利用旋转喷吹装置将Promag精炼剂吹入铝合金熔体中,进行精炼处理,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.35%;精炼处理后,加入Al-10Sr中间合金作为变质剂进行变质处理,变质后铝合金熔体中,Sr的质量百分比为0.21%,然后静置20min,扒渣后浇铸,浇铸过程中进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,经过陶瓷板过滤浇铸成扁锭;
步骤4、将扁锭分切成合适的尺寸,进行均匀化处理。均匀化处理温度600℃,时间12h;
步骤5、将均匀化处理后的扁锭表皮去掉,然后,经过开坯、热轧至5mm厚,经450℃/1h退火后得到用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金O态(完全退火态)热轧板;
用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的O态抗拉强度120MPa,屈服强度46MPa,延伸率42%,导热率197W/m.K。
铸锭的凝固组织见图1。
对比例1
同实施例1,不同之处是不加Sr变质处理,O态抗拉强度116MPa,屈服强度41MPa,延伸率32%;铸锭的凝固组织见图2。
对比例2
按AA3003合金的成分进行了实验,成分为Mn 1.2wt%,Cu 0.15wt%,Fe 0.5wt%,Si 0.3wt%,Ti 0.12余量为Al;制备方法同实施例1,O态的抗拉强度118MPa,屈服强度45MP,延伸率43%;
对比结果表明,实施例1用Fe替代部分AA3003合金的Mn,并用Sr变质,金属间化合物相Al6(MnFe)和All5(MnFe)3Si2得到了细化(对比图1和图2),O态力学性能达到了AA3003合金的水平。
实施例2
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,同实施例1,不同点在于:
1、步骤1中,一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其含有的成分及各个成分按重量百分比为:Fe 1.05wt%,Zn 0.2wt%,Ti 0.15wt%,Mn 0.6wt%,Si 0.3wt%,Sr0.15wt%,余量为Al和杂质,其中杂质含量≤1.0%,按上述成分配比,称量原料。
2、步骤5中,热轧至3mm厚后,经450℃/1h退火,进一步冷轧,得到高H16态冷轧板;
3、制备的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在H16态的抗拉强度189MPa,屈服强度174MP,延伸率2.3%。
用Fe替代部分AA3003合金的Mn,并用Sr变质,金属间化合物相Al6(MnFe)和All5(MnFe)3Si2得到了细化,H16态力学性能达到了AA3003合金的水平。
实施例3
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,同实施例1,不同点在于:
1、步骤1中,一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,成分按重量百分比为:Fe1.25wt%,Zn 0.1wt%,Ti 0.15wt%,Mn 0.7wt%,Si 0.3wt%,Sr 0.31wt%,余量为Al和杂质,其中,杂质含量≤1.0%,按上述成分配比,称量原料。
2、步骤5中,热轧至3mm厚后,经450℃/1h退火,进一步冷轧,得到高H14态冷轧板;
3、制备的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在H14态的抗拉强度156MPa,屈服强度146MP,延伸率17%。
实施例4
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,同实施例1,不同点在于:
1、一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其含有的成分及各个成分的质量百分比为:Fe 1.59wt%,Mn 0.4wt%,Si 0.3wt%,Sr 0.34wt%,余量为Al和杂质,其中杂质含量≤1.0%。
2、制备的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在O态的抗拉强度133MPa,屈服强度54MP,延伸率37%。导热率191W/m.K。
实施例5
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,成分按重量百分比为:Fe 1.35wt%,Cu0.15wt%,Mn 0.31wt%,Si 0.3wt%,Sr 0.14wt%,余量为Al和杂质,其中杂质含量≤1.0%。
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、备料:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备铝锭、85Fe剂(含85%Fe的铝合金元素添加剂)、85Mn剂(含85%Mn的铝合金元素添加剂)、金属硅、Al-50Cu中间合金、Al-10Sr中间合金;
步骤2、将铝锭加热熔化形成铝熔体,温度控制在750℃,将其它原料(包括Al-10Sr中间合金)加入铝熔体中,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成合金熔体,温度控制在720-750℃;取样分析化学成分,如有必要,再次添加原料,确保化学成分合格;
步骤3、利用旋转喷吹装置将Promag精炼剂吹入铝合金熔体中,进行精炼处理,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.35%;精炼处理后静置20min,扒渣后浇铸,浇铸过程中进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,经过陶瓷板过滤,浇铸工艺为连续铸轧工艺,铸轧卷厚度为10mm;
步骤4、经550℃/1h退火后得到高Fe含量Al-Fe-Mn合金O态(完全退火态)铸轧卷;
步骤5、用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在O态的抗拉强度139MPa,屈服强度57MPa,延伸率32%,导热率195W/m.K。
实施例6
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,成分按重量百分比为:Fe 1.45wt%,Cu0.15wt%,Mn 0.5wt%,Si 0.3wt%,Sr 0.24wt%,余量为Al和杂质,其中杂质含量≤1.0%。
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、备料:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备铝锭、85Fe剂(含85%Fe的铝合金元素添加剂)、85Mn剂(含85%Mn的铝合金元素添加剂)、金属硅、Al-50Cu中间合金、Al-10Sr中间合金;
步骤2、将铝锭加热熔化形成铝熔体,温度控制在750℃,将85Fe剂、85Mn剂、金属硅、Al-50Cu中间合金加入铝熔体中,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成合金熔体,温度控制在720-750℃;取样分析化学成分,如有必要,再次添加原料,确保化学成分合格;
步骤3、利用旋转喷吹装置将Promag精炼剂吹入铝合金熔体中,进行精炼处理,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.35%;精炼处理后,加入Al-10Sr中间合金作为变质剂进行变质处理,变质后铝合金熔体中,Sr的质量百分比为0.24%,然后静置20min,扒渣后浇铸,浇铸过程中进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,经过陶瓷板过滤,浇铸工艺为双带式连铸连轧工艺,采用双带式连续铸造机进行连续铸造,形成的板坯板坯厚度为19mm,板坯经过夹持辊送到热轧机进行热轧,经过热连轧形成热轧卷。热轧卷厚度为5mm;
步骤4、经550℃/1h退火后得到高Fe含量Al-Fe-Mn合金O态(完全退火态)热轧卷;
根据工艺需要,冷轧到需要厚度。
用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金在O态的抗拉强度145MPa,屈服强度59MPa,延伸率35%。导热率192W/m.K。
实施例7
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,成分按重量百分比为:Fe 1.35wt%,Zn0.1wt%,Ti 0.15wt%,Mn 0.6,Si 0.3wt%,Sr 0.23wt%,余量为Al和杂质,其中杂质含量≤1.0%。
一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、备料:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备铝锭、85Fe剂、金属硅、锌锭、85Ti剂、85锰剂、Al-10Sr中间合金;
步骤2、将铝锭加热熔化形成铝熔体,温度控制在750℃,将85Fe剂、金属硅、锌锭、85Ti剂、85锰剂加入铝熔体中,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成合金熔体,温度控制在720-750℃;取样分析化学成分,如有必要,再次添加原料,确保化学成分合格;
步骤3、利用旋转喷吹装置将Promag精炼剂吹入铝合金熔体中,进行精炼处理,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.35%;精炼处理后,加入Al-10Sr中间合金作为变质剂进行变质处理,变质后铝合金熔体中,Sr的质量百分比为0.23%,然后静置20min,扒渣后浇铸,浇铸过程中进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,经过陶瓷板过滤浇注成圆棒;
步骤4、均匀化处理温度560℃,时间16h;
步骤5、将均匀化处理后的圆棒预热后挤压成型材,获得用于厨具的Al-Fe-Mn合金型材,制得厨具。
Claims (10)
1.一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其特征在于,该用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金含有的成分及各个成分的质量百分比为:Fe为1.0-1.5%,Mn为0.3-0.7%,Si≤0.5%,Cu≤0.25%,Zn≤0.25%,Ti≤0.25%,Sr为0.1-0.35wt%,余量为Al和不可避免的杂质,其中,杂质总含量≤1.0%,同时,满足Fe+Mn的质量百分比≤2.0%。
2.根据权利要求1所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,其特征在于,所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金,经轧制和退火获得O态轧板产品抗拉强度为120~145MPa,屈服强度为46~59MPa,延伸率为32~42%,导热率为191-197W/m.K。
3.权利要求1或2所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备Fe、Mn、Si、Cu、Zn、Ti、Sr和Al的原料;其中,Al的原料为铝锭;
(2)将铝锭加热,熔化成铝熔体,将其它原料加入铝熔体中,温度控制在700~760℃,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成铝合金熔体;
(3)采用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理,精炼处理后,加入变质剂Sr的原料,静置20~40min,进行扒渣,然后将铝合金熔体浇铸得到铸件;
同时,在浇铸过程中,同步进行在线除气和在线添加晶粒细化剂,并进行过滤;
(4)将铸件放入均质化炉中进行均匀化处理,得到均匀化产物,冷却后,得到用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金;其中,均匀化处理的温度为550~620℃,时间为8~24h。
4.根据权利要求3所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,根据铸件状态进行后续处理,具体为:
当制得高Fe含量Al-Fe-Mn合金的铸件为扁锭时,处理过程为:将均匀化处理后的扁锭经过热轧轧制成热轧卷;根据需要,可对热轧卷进行退火处理,退火工艺为在400~500℃加热0.5~3h,然后进行冷轧,得到冷轧板;
当制得高Fe含量Al-Fe-Mn合金的铸件为圆棒时,处理过程为:将均匀化处理后的圆棒在400~500℃预热,然后挤压成型材。
5.根据权利要求3所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)中,Mn为锰添加剂或铝锰中间合金;Fe为铁添加剂或铝铁中间合金;Si为金属硅或铝硅中间合金;Cu为纯铜或铝铜中间合金;Zn为锌锭;Ti为钛添加剂或铝钛中间合金;Sr为铝锶中间合金。
6.根据权利要求3所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,所述的步骤(3)中,精炼剂为具有精炼效果的铝合金精炼剂,按质量比,精炼剂的用量为铝合金熔体总重量的0.05~0.5%;
在线除气是采用SNIF在线除气装置将氩气喷入铝合金熔体中,氩气流量为3~5m3/h;
在线添加晶粒细化剂是采用喂丝机将Al-5Ti-1B丝通入铝合金熔体中,Al-5Ti-1B丝的添加量为0.5~2.0kg/t铝合金熔体。
7.权利要求1或2所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:按用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的成分配比,准备Fe、Mn、Si、Cu、Zn、Ti、Sr和Al的原料;其中,Al的原料为铝锭;
步骤2:将铝锭加热,熔化成铝熔体,将其他原料加入铝熔体中,温度控制在700~760℃,至全部原料熔化后,搅拌均匀,形成铝合金熔体;
步骤3:采用精炼剂对铝合金熔体进行精炼处理,精炼处理后,静置20~40min,进行扒渣,然后将铝合金熔体浇铸得到铸轧卷或热轧卷;
其中,所述的浇铸,采用连续铸轧工艺或连铸连轧工艺中的一种;
步骤4:将铸轧卷或热轧卷放入退火炉中进行退火处理,退火温度450~550℃,时间为1~10h。
8.根据权利要求7所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的制备方法,其特征在于,所述的步骤3中,连续铸轧工艺为采用双辊连续铸轧机进行连续铸轧,形成铸轧卷;
连铸连轧工艺为采用双带式连续铸造机进行连续铸造,形成板坯,板坯经过夹持辊送到热轧机进行热轧,形成热轧卷。
9.一种用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金的应用,其特征在于,将权利要求1或2所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金作为制备厨具的原料或用于作为热传输用铝合金。
10.一种厨具,其特征在于,采用权利要求1或2所述的用于厨具的高Fe含量Al-Fe-Mn合金制得。
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