李貞明-用于超大型一體化壓鑄件及輪轂的基于再生鋁的高Fe免熱處理鋁合金材料研發及應用-李貞明-2024.4.2.pdf

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1、用于超大型一體化壓鑄件及輪轂的基于再生鋁的高Fe免熱處理鋁合金材料研發及應用單位：今飛集團材料研究院介紹人：李貞明（博士）一一、市場需求、市場需求二二、技術突破、技術突破三三、產業布局、產業布局目錄目錄205市場需求市場需求0101政策導向政策導向 與原鋁相比，再生鋁碳排放降低60%以上；再生鋁規劃，2025年達到1150萬噸01 降低碳排放降低碳排放 控制成本控制成本 循環利用0202發展發展歷程歷程022020年年后后21世世紀初紀初期期80年年代代70年年代代迅速擴張在政策的推動下，產能迅速擴張，成為我國鋁工業的重要組成部分國際接軌外資進入中國再生鋁行業，加快了與國際接軌的步伐快速發展在

2、鋁需求旺盛的拉動下，再生鋁行業開始快速發展形成雛形工業基礎薄弱，再生鋁逐步形成雛形備注：部分資料來源于網絡再生鋁再生鋁0101市場市場現狀現狀03我國各主要行業廢鋁回收量預測（萬噸）交通運輸交通運輸、建筑和包裝容器是我國廢鋁的主要來源；建筑和包裝容器是我國廢鋁的主要來源；未來鋁罐未來鋁罐、車用鋁材將會車用鋁材將會成為廢鋁保級回收利用的重點領域；成為廢鋁保級回收利用的重點領域；車車企或將加深與再生鋁企業的合作企或將加深與再生鋁企業的合作，通過建立通過建立“閉環回收閉環回收”體系達到降碳體系達到降碳。備注：圖片來源于網絡0101需求需求導向導向04一體化壓鑄一體化壓鑄能夠控制生能夠控制生產產成本！

3、成本！一體化壓鑄取代傳統生產一體化壓鑄取代傳統生產底盤和車身輕量化底盤和車身輕量化發展方向發展方向：一體化：一體化壓鑄（成本控制壓鑄（成本控制）+低低碳免熱處理材料碳免熱處理材料（基于（基于再生鋁）再生鋁）低低碳零部件（市場需求）碳零部件（市場需求）一體化壓鑄技術整合了上百個零件，降低成本（后地板降低40%）、提高效率備注：部分圖片來源于網絡0101需求需求導向導向04 制約一體化壓鑄技術發展的關鍵是高強韌性的高端鋁合金材料研發高強韌性的高端鋁合金材料研發。采用的是免免熱處理熱處理材料材料，其核心的基礎是其核心的基礎是特定元素特定元素配比設計配比設計+工藝過程保障工藝過程保障，形成形成高端高強

4、韌功能性高端高強韌功能性新材新材料料，避免了大型壓鑄件在熱處理時發生變形或起泡，提高良品率。技術及供應風險：技術及供應風險：（1 1）專利墻布局專利墻布局；（2 2）供應鏈風險供應鏈風險。系列系列專利專利墻墻限制了研發和生產同類新合金材料；一體化壓鑄免熱處理鋁合金材料“供應鏈供應鏈”多元化有限多元化有限。（a）一體化壓鑄鋁合金件；（b）一體化壓鑄用超大型壓鑄機備注：圖片來源于網絡0101問題導向問題導向05再生鋁中含再生鋁中含FeFe量高量高（以易拉罐為例，磁選除鐵后Fe0.4%），如果要滿足Fe含量0.2%，需考慮和必須解決：技術問題技術問題：如何降低有害富鐵相降低有害富鐵相的的危害危害，提

5、高合金物理提高合金物理、機械性能機械性能；科學問題科學問題：是否能將有害富鐵相轉能將有害富鐵相轉變為有益的變為有益的富鐵相富鐵相；Fe相近球化處理？Fe相成為強韌化顆粒？一體化壓鑄鋁合金（0.15-0.2以下Fe）中的富Fe相傳統壓鑄鋁合金中的針狀富Fe相技術突破技術突破05研究方向研究方向針對再生鋁中氣渣及Fe含量高、合金的韌性偏低問題，以低碳鋁低碳鋁（再再生鋁和水電鋁生鋁和水電鋁）為主體為主體，通過再生鋁預處理、熔體凈化和元素配比控制，（1）實現低碳鋁輪轂產業化，碳排放與現工藝比可減少0.5-1kg/只，抗拉強度260MPa，延伸率6%。（2）以再生鋁再生鋁為主體為主體（7070%以上以上

6、），開發出性能接近原鋁的高性能車用擠壓變形合金變形合金（60826082、60616061和和60636063等等）和一體化壓鑄用高和一體化壓鑄用高FeFe含量的含量的AlAl-Si Si合金合金（FeFe含量含量0 0.3 3-0 0.8 8%）。研究方向研究方向01磁選除鐵除氣除渣再生鋁原料鑄棒環節熔化環節0101（1 1）一體化）一體化壓鑄高壓鑄高FeFe材料材料02鑄造材料鑄造材料x帶油機殼無油機殼原料要求：原料要求：干凈（含油容易形成碳化物夾雜），干凈（含油容易形成碳化物夾雜），壓鑄鋁合金廢料需要進行脫油處理等；壓鑄鋁合金廢料需要進行脫油處理等；含含CuCu、含、含ZnZn量低（含量

7、高惡化延伸率等，造成鉚接開裂）；量低（含量高惡化延伸率等，造成鉚接開裂）；再生鋁原料需經過預處理；再生鋁原料需經過預處理；夾雜物型材白料易拉罐05（1 1）一體化壓鑄高）一體化壓鑄高FeFe材料材料02研究意義：研究意義：（1）可在新能源汽車實現“三減三減”：減重：減重、減成本減成本、減碳減碳。（2）通過增加再生鋁的使用量再生鋁的使用量，實現鋁資源的循環、可再生、可持續利用。鑄造材料鑄造材料0101（1 1）一體化壓鑄）一體化壓鑄高高FeFe材料材料02 今飛集團已獲得授權發明專利“一種基于再生鋁的一種基于再生鋁的非熱處理高鐵含量的非熱處理高鐵含量的AlAl-Si Si-MgMg-FeFe鋁合

8、金及其制備方鋁合金及其制備方法法”（專利號專利號CNCN202210676563202210676563.7 7）。通過控制通過控制不同元素的配比不同元素的配比，細化和球化鋁硅合金中細化和球化鋁硅合金中的富鐵相的富鐵相，促使其轉變為彌散分布的納米級細小近球化富鐵相顆粒。延伸率10%延伸率6%延伸率延伸率10%10%延伸率延伸率10%10%延伸率延伸率6%6%鑄造材料鑄造材料JFJF-1 1-0.5Fe 0.5Fe 鋁合金（鋁合金（AlAl-Si Si-MgMg）0101（1 1）一體化壓鑄高）一體化壓鑄高FeFe材料材料02 已知已知首次獲得首次獲得近球化納米級富近球化納米級富FeFe相相顆粒

9、顆粒（500500-20002000nmnm）；提升了一體化壓鑄用鋁合金中Fe含量上限（由由0 0.2 2%擴大擴大至至0 0.3 3-0 0.8 8%）；擴大了再生鋁再生鋁用量用量（5050-7070%），降低碳排放因子（30-40%），符合低碳發展要求低碳發展要求。鑄造材料鑄造材料0101（1 1）一體化）一體化壓鑄高壓鑄高FeFe材料材料02原料：原料：4040-70%70%再生鋁再生鋁+3030-60%60%電解鋁電解鋁AlAl-Si Si-xFeFe鋁合金鋁合金試樣的拉伸性能與Fe含量之間的關系9-128-108-8.5鑄造材料鑄造材料0101（1 1）一體化）一體化壓鑄高壓鑄高Fe

10、Fe材料材料02AlAl-Si Si-0.5Fe0.5Fe鋁鋁合金合金試樣的真實應變-真實應力曲線鑄造材料鑄造材料表 1 JF-1-0.5Fe 鋁合金拉伸性能（拉伸試片，平均值）序號厚度（mm）寬度（mm）抗拉強度（MPa）屈服強度（MPa）延伸率（A%）1282771398.5241028014010.2361228114011.0備注：測試 5 根試樣的平均值。0101（1 1）一體化）一體化壓鑄高壓鑄高FeFe材料材料02鑄造材料鑄造材料納米級球化顆粒納米級球化顆粒SPRSPR自沖鉚接自沖鉚接05壓鑄鋁輪轂應用壓鑄鋁輪轂應用重力鑄造高壓鑄造 實現升級使用再生鋁再生鋁（100%）生產低碳鋁

11、輪轂生產低碳鋁輪轂；抗拉強度220MPa、屈服強度140MPa、平均延伸率6%；碳碳排放量降低排放量降低50%以上以上（與原鋁相比）；實現低碳壓鑄鋁輪轂的產業化，單機生產效率提升單機生產效率提升2-4倍倍。（2 2）高壓輪轂）高壓輪轂03JFJF-2 2-0.5Fe 0.5Fe 鋁合金鋁合金（AlAl-Si Si-CuCu）鑄造材料鑄造材料05（2 2）高壓輪轂）高壓輪轂03鑄造材料鑄造材料0503內部內部鑄造缺陷鑄造缺陷（針針孔度孔度）檢查達到檢查達到1 1級級 全全涂裝時涂裝時，涂層的耐腐蝕性滿足涂層的耐腐蝕性滿足7272小時小時試驗；試驗；機加工面的性能測試機加工面的性能測試4848H

12、H無異常無異常（2 2）高壓輪轂）高壓輪轂鑄造材料鑄造材料0503（2 2）高壓輪轂）高壓輪轂時效溫度（時間1h）對JF-2-0.4Fe鋁合金和A356-T6鋁合金成品的(a)抗拉強度和(b)延伸率的影響圖中顯示了JF-2-0.4Fe-1壓鑄鋁合金和A356-T6鋁合金成品的抗拉強度和延伸率隨時效的溫度增加（220 C、260 C、270 C和280 C）的變化趨勢（時效時間為1小時）。從圖中可以看出，經過高溫時效后，JF-0.4Fe壓鑄鋁合金成品的抗拉強度明顯優于抗拉強度明顯優于A A356356-T T6 6合金成品合金成品。鑄造材料鑄造材料產業布局產業布局0101集團簡介集團簡介01 集

13、團始建于1959年；2022年營收180億元；民營企業排名第444位；員工超過7500；浙江金華：集團總部和研發中心所在地，智能化工廠的示范基地；生產基地：浙江浙江、江西江西、云南云南、寧夏等，在資源和市場端布局生產基地；銷售網絡：在歐洲、美國、東南亞、日本、印度等建立銷售中心；體系認證：ISO 9001、IATF 16949、ISO 14001 等，德國TUV、美國SFI產品認證、國家實驗室認證等浙江金華浙江金華高壓鑄件0202資源資源布局布局02安徽六安再生鋁基地總部及研發基地電解鋁基地云南富源云南沾益水電鋁基地鋁資源基地 云南富源、沾益（水電鋁、再生鋁）江西豐城（再生鋁）安徽六安（再生鋁

14、）寧夏中寧（水電鋁、火電鋁）江西豐城再生鋁基地鋁液/錠/棒 低碳鋁輪轂（鑄造材料）低碳光伏型材（變形材料）低碳新能源車部件（鑄造/變形材料）0101創新布局創新布局開發開發基于基于低碳低碳鋁鋁的高的高強強韌低碳車壓鑄韌低碳車壓鑄/鑄造鑄造/變變形形鋁合金鋁合金新材料新材料高真空高真空壓鑄技術壓鑄技術半半固態制備固態制備技術技術鑄旋新成型技術鑄旋新成型技術擠壓擠壓/出成型出成型技術技術預處理技術預處理技術熔體熔體控制技術控制技術FeFe相增強技術相增強技術精密加工技術精密加工技術突破關鍵技術突破關鍵技術開發開發目標產品目標產品壓鑄壓鑄/鑄造前后倉、電池包、殼體鑄造前后倉、電池包、殼體、轉向節、輪

15、轂、轉向節、輪轂；擠壓型材如保險杠、底盤支架擠壓型材如保險杠、底盤支架實現產實現產業帶動業帶動擴大擴大再生鋁的應用再生鋁的應用，突破低碳車用鋁合金材料及成型技術突破低碳車用鋁合金材料及成型技術高強韌鋁合金材料高強韌鋁合金材料鋁合金03高強韌再生鋁新能源車結構件0101研發研發布局布局擁有國家企業技術中心、國家認可實驗室、院士專家工作站、省級博士后試點工作站；設有汽摩配技術研究院、今飛摩輪研究院、今創智能制造研究院、輕合金材料研究院、浙工大今飛研究院摩輪技術研究院汽摩配技術研究院今創智能智造研究院輕金屬材料研究院浙工大今飛研究院0405設備布局設備布局0102磁選設備03滾筒分選04渦選05光選060708鑄錠線/深井鑄造09機械手/自動鋸切機破碎機蓄熱式熔化爐在線除氣/板式過濾05今 飛 集 團 材 料 研 究 院感謝聆聽感謝聆聽李貞明（博士、院長）電話：15805792915地址：浙江金華飛揚小鎮