【摘要】：本文采用成分为AlSi11的预合金化粉、铝硅元素混合粉,成分为AlSi7-4vol%SiC的AlSi11预合金化粉、铝元素粉和SiC粉的混合粉,成分为AlSi7Cu4的铝硅铜元素混合粉四种不同的基体粉末,以TiH2为发泡剂,运用混粉-冷等静压-真空除气-热挤压的工艺制备了致密泡沫铝前驱体。对前驱体加热发泡,获得不同发泡时间的系列泡沫铝样品。通过对不同发泡时间泡沫铝孔结构的分析,研究了前驱体结构对气孔结构演化和泡沫铝孔壁稳定性的影响。实验结果表明:本文所采用的工艺制备出泡沫铝前驱体具有良好的可发泡性,且不同前驱体制备的泡沫铝在孔隙率和孔结构方面有所差异。AlSi11预合金粉前驱体制备的泡沫铝孔隙率最高72%,平均孔径为1.18 mm,孔径分布最为均匀;AlSi7Cu4元素混合粉前驱体制备的泡沫铝,样品孔隙最高83.2%,平均孔径1.11 mm~1.32 mm,孔径分布较为均匀。经过分析研究可知,泡沫铝的孔隙率和孔结构的差异,主要是由前驱体组织结构不同引起的。前驱体中陶瓷颗粒与铝基体的结合状态决定了前驱体发泡前期的气孔形核数量和气孔扩展模式;发泡过程中前驱体中的固相成分(包括氧化夹杂物和未熔化的基体颗粒)会对泡沫铝孔结构稳定性产生巨大的影响。对各个前驱体发泡所得泡沫铝进行压缩实验,通过不同角度对比,研究了泡沫铝孔隙率、孔结构以及前驱体成分对其压缩性能和吸能特性的影响。研究结果表明:泡沫铝的压缩性能和吸能特性受孔隙率、孔结构、前驱体成分等多方面因素影响。孔隙率增大,泡沫铝的压缩性能和吸能特性变差;孔径较小且均匀的泡沫铝,力学性能更加优秀。四组样品中,成分为AlSi7-4vol%SiC的前驱体制备的泡沫铝在压缩性能和吸能特性方面,表现要优于其它三组样品。

《再生铸造铝合金原料》标准实施指引

一、问：再生铝原料如何使用？

答：“再生铝原料”主要用于生产铝液。铝液按产业用途分为铸造铝合金工业用铝液、变形铝及铝合金工业用铝液和其他工业用铝液（如铝粉、泡沫铝等产业）三大类。铝液按化学成分，分为纯铝（即高柔韧、低强度1系纯铝）、高铜合金（即2系高强铝合金）、高硅铜镁合金（即3系高强耐磨铸造铝合金）、高锰合金（即中等柔韧性、低强度的3系变形铝及铝合金）及高硅合金（即4系耐磨铝合金）、高镁合金（即5系耐蚀中强铝合金）、高镁高硅合金（即中强、易成型、易淬火的6系变形铝合金）、高锌合金（即7系超高强铝合金）和以其他元素为主要合金元素的合金（即8系铝合金或9系铸造铝合金）。

铝液按用途从上述系列中选出适宜牌号，并确定具体成分，根据成分选择相宜的再生铝原料【根据 “原料来源”（见 GB/T 《再生铸造铝合金原料》等再生铝原料标准的表1）推测原料成分类型】。再生铝原料投入熔炉中熔化后，配入相应的成分调节或组织调节用材料，包括原生铝锭、镁、铜等金属或半金属“硅”、铝中间合金、成分添加剂等其他材料，熔化、精炼后即得到化学成分符合相应要求的铝液。

铝液用于浇注铸造铝合金锭（或铸件），或浇注/喷射成形变形铝及铝合金铸锭/铝及铝合金粉，或连铸轧/挤制成铝板/带/棒/管等变形铝及铝合金产品。铸造铝合金锭通常经重熔、铸造和热处理制成铸件，铸造铝合金锭也可切制成一定形状直接使用。变形铝及铝合金锭通常经轧制、挤压、拉伸、锻造、旋压等压力加工和热处理，化身成铝板、带、箔、管、棒、型、线、锻件等产品形式。铸造铝合金锭（或铸件）和变形铝及铝合金锭显微组织形貌均呈铸态，晶粒粗大，韧性和抗疲劳等性能偏低。铸造铝合金锭（或铸件）后续不需要承受压力加工变形，终极产品性能要求与变形铝及铝合金亦不同，对杂质元素及其他合金元素含量的控制水平不及变形铝及铝合金锭严格。所以，铸造铝合金锭对其原料品质的要求不及变形铝及铝合金锭严格。可用于变形铝及铝合金锭的原料，也一定可用作铸造铝合金锭原料。由于变形铝及铝合金锭后续需要承受压力加工变形，为防止形成不利塑性变形和影响终极产品性能（强度、耐腐蚀性能、导电性、柔韧性、抗疲劳性能等）的化合物或相组织，变形铝及铝合金锭成分要求严格，杂质元素含量须控制到很低水平，其他合金元素含量也必须严格控制在一定区间范围内，高不成低不就！所以，变形铝及铝合金锭对其原料品质的要求极端严格。

通过调整添加在铝液中的元素种类、元素含量，和调整产品生产工艺，即可得到不同品性的、适于不同应用需求的铝产品。再生铝原料的生成与使用流程示意图见图1-1。

图1-1 再生铝原料的生成与使用流程

二、《再生铸造铝合金原料》标准解析

1、问：典型的符合标准的再生铸造铝合金原料主要包括哪些？

答：本标准通过实际调研和分析比较，夹杂物含量情况和金属回收率，以及重熔造渣及废气排放情况，明确了以下经过分选、加工、预处理后，获得可直接入炉的再生铸造铝合金原料。

（1）无有机涂层、无复合材料的废旧铝合金片及纯铝原料

如图2-1、图2-2和图2-3，表面无有机涂层的铝门窗、飞机铝板、铝管等以镁、硅、铜、锰、锌为主要合金化元素的变形铝合金产品，及纯铝裸线、导电母线等，简单分选后后若符合铝块料的要求，可用于铸造铝合金生产。

但该类属于质量优等的再生铝原料，更适宜作为再生纯铝或再生变形铝合金原料使用，用于铸造铝合金生产属降级使用。

图2-1无涂层、无复合材料的铝合金片

（2）干净的废旧铝铸件

以硅、铜、镁、锌为主合金化元素的铸造铝合金产品或制品，如图2-4可作为铸造铝合金原料再生。

图2-4干净的废铝铸件

采用回收铝熔铸成的铝锭，如图2-5可作为再生铸造铝合金原料。

铝破碎料、车辆破碎料、混合金属破碎料等预处理后获得的可作为铸造铝合金原料使用的干净铝块，其中含有硅及铜、镁、锌等其他金属，如图2-6。

2、问：GB/T 标准技术要求内容较多，如何划分关键检验项目要求和一般检验项目要求？

答：原料技术要求分为关键检验项目要求和一般检验项目要求两部分。

关键检验项目适用于相关监管部门监管进口再生原料时检验，包括：

（1） 外观检验：目视检验原料类型与品质。

（2） 再生铝锭断口组织检验：通过检测原料内部夹杂、防止不符合原料品质要求的回收铝（如图2-7所示）混入。

图2-7假冒的再生铝锭（内部非致密的铸造组织的回收铝）

（3）夹杂物检验：检测掺杂或附着在货物上的非金属物质，包括粉尘、木材、纺织物、塑料、玻璃、石材、纸、沙、橡胶、污泥等（不包括产品的包装物及在运输过程中需使用的其他物质）。

（4）挥发物检验：检测附着在原料表面的有机物含量。

（5）铝及铝合金含量检验：估测可回收的铝材料质量。

（6）放射性：环保要求。

一般检验项目与原料投炉熔炼工艺或经济效益相关，适用于入厂检验，包括金属总含量、金属回收率、化学成分等。

GB/T 在后续修订时，将明确各检验项目的所属范畴，把金属总含量、金属回收率、化学成分等质量指标，移至“入厂检查与验收”项目要求中。

三、标准执行过程中的相关问题解释

1、问：标准的"4 分类"条款中的原料来源末列入铝合金、铝屑、铝线、铝水箱等产品？

答：GB/T 《再生铸造铝合金原料》列举了可作为主要“原料来源”的回收铝种类。铝线更适宜作再生变形铝合金或再生纯铝原料的“原料来源”。铝屑和铝水箱通常夹杂多、易烧损、挥发物含量高，所以未将其列入“原料来源”。若混入过多铝屑或铝水箱，会造成该批货物的挥发物含量和（或）金属回收率指标达不到GB/T 规定，而导致货物不合格。

2、问：标准未明确表观特征不符的具体限量要求，如出现少量不符的情况是否直接判定为不合格。（这直接关系到现场如何把握尺度）

答：通过外观检验可大致评定出原料品质的好坏。很多时候，可凭借长期积累的外观检验经验，快速判定原料是否合格。怀疑未定量规定的检验项目不符时，以相关项目的实测结果判定货物是否符合原料标准规定：

——怀疑原料来源不符，可采用仪器检验材料属性。

——怀疑油脂过多，应仔细检验挥发物是否合格。

——怀疑有机涂层过多，应仔细检验挥发物是否合格（通常表面覆盖有机聚合物涂层的料块质量与原料总质量的比值小于5%时，挥发物含量不会超出标准规定）。

——怀疑夹杂严重，应仔细筛查夹杂物质量或断开内部检验夹杂是否合格。

——怀疑夹杂过多其他来源的铝材料（如铝箔、铝水箱、铝屑），应检验金属回收率及挥发物是否合格。

——表面氧化腐蚀严重（如图）时，应检验金属回收率是否合格。

图3-1 表面腐蚀严重的铝块

3、问：GB/T 标准的"5.6 铝及铝合金含量"条款中规定了铝块的铝及铝合金含量不得少于91%，但来源于废铝切片加工处理后的铝块其铝含量约70%-92%，与标准有明显差别。

答：“铝”是各类纯铝（含精铝）及铝合金的统称。“但来源于废铝切片加工处理后的铝块其铝含量约70%”指代的是铝元素含量，“铝及铝合金含量不得少于91%”指代的是铝材料的含量，两者概念不同。

4、问：GB/T 标准的"5.2 尺寸规格"条款中对铝块的尺寸(大块、中块、小块)均有筛分通过率的要求，但若铝块的尺寸有混杂且与条款规定略有不符时，如何判定是否合格？

答：通常目视检验铝块尺寸规格，存疑时进行筛分，尺寸规格检测结果不符合要求时，另取双倍数量的试样，进行重复试验。检验结果仍不合格时，建议贸易双方协商处理。

铝块尺寸规格属于一般检验项目。未来标准修订后，“铝块尺寸规格”将移至“分类”中。

5、问：GB/T 标准的"5.11其他要求"条款中，没有提出是否可以允许含有线路板，也未明确限量要求。对于线路板是不允许混有还是列入为夹杂物计算？货物中混入了线路板，电子元气件等，GB/T 中未规定禁止危险废物，是否按一般夹杂物处理？

答：建议参照再生钢铁原料标准规定——“危险废物质量与原料总质量的比值应小于0.01%”。

6、问：变形铝的混入,现场货物多为变形铝和铸铝的混合，从来源上来说可否认定未经分解？现场还收到100%为变形铝的货物，应该不在GB/T 的标准适用范围内，如何判定？货物中混入了部分不是再生铸造铝合金原料的铝件，该如何处理？

答：“原料来源”仅表示各类再生铸造铝合金原料可能的出处，并非技术要求。变形铝合金的碎块属于铝块类别，可以作为再生铸造铝合金原料使用。但变形铝和铸铝的混合货物不可作为再生变形铝合金原料使用。

“100%变形铝”即可按新制定的《再生变形铝合金原料》标准判定，也可按GB/T 判定。

货物中混入了部分不是再生铸造铝合金原料的铝件时，若按GB/T 检验的各项目均符合规定，则认为该原料合格。

7、问：隔热型材及含有机涂层的铝材如何处理？

答：货物中允许少量混带涂层铝材或隔热型材，但若混带过多而导致该批货物的挥发物和（或）夹杂物质量不合格时，应判该批货物不合格。

8、问：铝罐废料如何处理？

答：货物中允许少量混带涂层的铝罐，但若混带过多而导致该批货物的挥发物和（或）夹杂物质量不合格时，应判该批货物不合格。

9、问：夹杂严重的废铝铸件如何处理？

答：货物中允许少量混带夹杂严重的废铝铸件，但若混带过多而导致该批货物的挥发物和（或）夹杂物质量不合格时，应判该批货物不合格。

图3-4 夹杂严重的铝废铸件

10、问：铝屑废料如何处理？

答：铝屑在产生和回收过程中易夹带夹杂物，重熔过程中易烧损造渣，不属于高品质原料。包括添加挥发性粘合剂把碎铝屑压成块的“铝块”，也并非高品质原料。计划研制再生利用规范标准，为铝屑的再生利用提供标准依据。

货物中允许混带少量铝屑，但若混带过多而导致该批货物的挥发物和（或）夹杂物质量不合格时，应判该批货物不合格。

11、问：带涂层或镶有铁圈、气嘴、铅等材料的轮毂如何处理？

答：偶有轮毂带涂层或镶有铁圈、气嘴、铅等材料，但若普遍为带涂层或未拆解干净的铝废轮毂，导致货物总体夹杂物不合格时，应判该批货物不合格。

图 3-6 铝废轮毂（带涂层等）

12、问：废铝切片如何处理？

答：回收市场上出现的废铝切片(如图3-7)形似垃圾，应环境保护部门要求需经过适当去杂、筛分等预处理后作为原料使用。

13、化学成分不符合再生铝原料标准规定的货物如何处理？

答：化学成分显示为非铝材料时判不合格，否则建议贸易双方协商处理。原料化学成分属于一般检验项目。未来GB/T 《再生铸造铝合金原料》修订后，原料化学成分作为参考指标移至“入厂检查与验收”内容。

14、问：对于再生铝锭出现较严重的飞边和气孔如何处理？

答：申报再生铝锭的货物外观质量上出现了严重的飞边和气孔，通常其内部夹杂严重（货物实际为复化锭，并非再生铝锭），若无法通过外观质量判定，且怀疑其品质时，则应检验再生铝锭断口组织。