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一种导热铝合金及其制备方法和应用技术

技术编号:19833627 阅读:38 留言:0更新日期:2018-12-19 18:20
本发明专利技术属于金属材料导热技术领域,特别涉及一种热传导铝合金及其制备方法和应用,本发明专利技术利用混合稀土和硼细化合金晶粒,减少合金中有害微量元素的含量,使铝合金具有较高强度和塑性的基础上,还具有优异的导热性能。实施例结果表明,本发明专利技术提供的铝合金的导热系数达到236W/m·K以上,抗拉强度达到199MPa以上,可作为电子器件的散热材料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种导热铝合金及其制备方法和应用
本专利技术属于金属导热材料
,特别涉及一种导热铝合金及其制备方法和应用。
技术介绍
电子器件运行过程中会产生大量的热,这些热量若不及时散出,电子器件长期在高温条件下运行,其性能必然会受到影响。目前,电子器件不断朝着轻量化、容量大、高速运行的方向发展,内部核心器件的运算速度越来越快,导致其发热量也大幅度增加,这就对材料的导热性能提出了更高的要求。铝合金具有良好的导热性能、机械性能、来源广、价格低多项优点,成为目前市场上应用广泛的散热材料。在铝合金材料中,纯铝的导热率高,可达220~235W/m·K,但是纯铝的硬度低、易变形,难以直接作为散热材料应用;铝合金,如6063铝合金具有中等强度和较好的加工性能,成为目前市场上制备电子器件,如电脑CPU散热片的主要材料。6063铝合金虽然可作为散热材料使用,但该材料的导热性能并不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种导热铝合金及其制备方法和应用,本专利技术提供的铝合金的导热系数达到236W/m·K以上,可作为电子器件的散热材料使用。为了实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:本专利技术提供了一种导热铝合金,包括以下质量含量的组分:Mg0.45~0.51%,Si0.35~0.39%,混合稀土0.13~0.2%,B0.05~0.13%,Cu0.02~0.04%,Fe0~0.35%,Mn0~0.05%,Cr0~0.05%,Zn0~0.05%,Ti0~0.05%,余量为Al。优选的,所述混合稀土包括La和Ce。优选的,所述La和Ce的质量比为1~5:1。本专利技术提供了上述技术方案所述导热铝合金的制备方法,包括如下步骤:(1)将包括上述技术方案所述导热铝合金对应组分的原料进行熔炼,得到铝合金液;(2)将所述步骤(1)得到的铝合金液进行浇铸,冷却后得到铸锭;(3)将所述步骤(2)得到的铸锭进行固溶处理,得到均匀化铝合金;所述固溶处理的温度为510~560℃,固溶处理的保温时间为6~8h;(4)将所述步骤(3)得到的均匀化铝合金进行挤压,得到挤压材;所述挤压的温度为380~420℃;所述挤压的挤压比为45~55;(5)将所述步骤(4)得到的挤压材进行时效处理,得到导热铝合金;所述时效处理的温度为200~220℃,时效处理的时间为5~7h。优选的,所述步骤(1)中原料包括铝锭、铝硅中间合金、铝硼中间合金、镁锭和混合稀土。优选的,所述步骤(1)熔炼的温度为730~760℃;熔炼的时间为50~80min。优选的,所述步骤(2)浇铸的温度为720~750℃。优选的,所述步骤(3)中,升温至固溶处理的温度的速度为5~50℃/min。优选的,所述步骤(4)中,挤压的速度为10~25m/min。本专利技术提供了上述技术方案所述所述导热铝合金或上述技术方案所述制备方法制备得到的导热铝合金作为散热材料的应用。本专利技术提供的导热铝合金,以质量百分含量计,包括如下组分:Mg0.45~0.51%,Si0.35~0.39%,混合稀土0.13~0.2%,B0.05~0.13%,Cu0.02~0.04%,Fe0~0.35%,Mn0~0.05%,Cr0~0.05%,Zn0~0.05%,Ti0~0.05%,余量为Al。本专利技术利用混合稀土和硼元素细化合金晶粒,减少合金中的杂质元素,使铝合金具有较高强度和塑性的基础上,还具有优异的导热性能。实施例结果表明,上述方案所得铝合金的导热系数达到236W/m·K以上,抗拉强度达到199MPa以上,可作为电子器件的散热材料使用。具体实施方式本专利技术提供了一种导热铝合金,包括以下质量含量的组分:Mg0.45~0.51%,Si0.35~0.39%,混合稀土0.13~0.2%,B0.05~0.13%,Cu0.02~0.04%,Mn0~0.05%,Cr0~0.05%,Zn0~0.05%,Ti0~0.05%,Fe0~0.35%,余量为Al。以质量含量计,本专利技术提供的导热铝合金包括Mg0.45~0.51%,优选为0.45~0.50%,更优选为0.46~0.48%。以质量含量计,本专利技术提供的导热铝合金包括Si0.35~0.39%,优选为0.35~0.38%,更优选为0.37%。在本专利技术中,Mg与Si的质量比优选为(1.28~1.3):1,更优选为1.3:1。本专利技术利用所述用量的Si与Mg、Fe、Mn生成Mg2Si和Al12(FeMn)3Si相,其中Mg2Si可以提高铝合金的强度,避免Mg、Si元素对铝合金导热性能的不利影响;而Al12(FeMn)3Si相的生成能够抑制β相Al9Fe2Si生成,进一步达到提高合金导热性能的目的。以质量含量计,本专利技术提供的导热铝合金包括混合稀土0.13~0.2%,优选为0.15~0.20%,更优选为0.15~0.18%。在本专利技术中,所述混合稀土优选包括La和Ce,所述La和Ce的质量比优选为(1~5):1,更优选为(1.5~4.5):1,再优选为(2~4):1。在本专利技术中,所述用量的混合稀土能同时具有除氢、精炼、净化和变质多项作用,混合稀土与铝液中的氢或其他非金属杂质有较强的亲和力,可明显减少铝液中的含氢量,减少铝液中的夹杂物,进而降低铸件针孔率和孔隙度;所用混合稀土还能结合固溶于铝基体中的Fe、Si杂质,生成稳定的金属间化合物,进一步降低基体中Fe、Si元素的固溶量,从而提高铝的导热性;本专利技术所述混合稀土还能细化晶粒、强化基体,改善铝合金的金相组织,减少铝合金的裂纹源,并使铝合金断裂过程中裂纹萌生位置与扩展途径发生改变,有利于合金的韧化,进而提高铝合金的强度、断裂韧性和塑性。以质量含量计,本专利技术提供的导热铝合金包括B0.05~0.13%,优选为0.07~0.11%,更优选为0.08~0.10%。本专利技术以所述用量的B与铝合金中固溶的微量元素Ti、Mn、Cr、Zn和杂质元素Fe反应生成熔点高、密度大的硼化物,如FeB密度为7.15g/cm3,远大于铝合金液的密度,在铝合金液熔炼和静置过程中,密度较大的硼化物慢慢沉降于炉底,使铝合金中Ti、Mn、Zn、Cr和Fe量降低,减弱上述元素对铝合金导热性的有害影响,提高铝合金的导热能力。以质量含量计,本专利技术提供的导热铝合金包括Cu0.02~0.04%,优选为0.02;Mn0~0.05%,优选为0.03~0.05%;Cr0~0.05%,优选为0.01~0.03%;Zn0~0.05%,优选为0.03~0.05%;Ti0~0.05%,优选为0.03~0.05%;Fe0~0.35%,优选为0.1~0.2%。本专利技术将Cu、Mn、Cr、Zn、Ti和Fe元素含量控制在较低范围内,可降低上述元素对铝合金导热性能的不利影响。在本专利技术中,所述Cu、Mn、Cr、Zn和Ti元素为原料中的微量元素;Fe为必不可少的杂质元素;其中Cu具有固溶强化和时效强化的作用;Mn元素具有固溶强化作用,可提高铝合金的强度性能;Ti元素能细化晶粒,进而达到提高铝合金强度和韧性的目的;但Cu、Mn、Cr、Zn、Ti元素同时阻碍电子运动,进而降低铝合金的导热性能。基于此,本专利技术将Mg、B和混合稀土配合使用,降低上述元素的含量,以达到在不影响铝合金力学性能的基础上,改善铝合金导热性能的目的。本专利技术所述导热铝合金还包括铝。本专利技术对所述铝的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导热铝合金,包括以下质量含量的组分:Mg0.45~0.51%,Si0.35~0.39%,混合稀土0.13~0.2%,B0.05~0.13%,Cu0.02~0.04%,Fe0~0.35%,Mn0~0.05%,Cr0~0.05%,Zn0~0.05%,Ti0~0.05%,余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种导热铝合金,包括以下质量含量的组分:Mg0.45~0.51%,Si0.35~0.39%,混合稀土0.13~0.2%,B0.05~0.13%,Cu0.02~0.04%,Fe0~0.35%,Mn0~0.05%,Cr0~0.05%,Zn0~0.05%,Ti0~0.05%,余量为Al。2.如权利要求1所述的导热铝合金,其特征在于,所述混合稀土包括La和Ce。3.如权利要求2所述的导热铝合金,其特征在于,所述La和Ce的质量比为1~5:1。4.权利要求1~3任一项所述导热铝合金的制备方法,包括如下步骤:(1)将包括权利要求1~3任一项所述导热铝合金对应组分的原料进行熔炼,得到铝合金液;(2)将所述步骤(1)得到的铝合金液进行浇铸,冷却后得到铸锭;(3)将所述步骤(2)得到的铸锭进行固溶处理,得到均匀化铝合金;所述固溶处理的温度为510~560℃,固溶处理的保温时间为6~8h;(4)将所述步骤(3)得到的均匀化铝合金进行挤压,得到挤压...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵艳君胡治流黄雅莹李逸泰庞兴志唐鹏米沥王珺俊
申请(专利权)人:广西大学
类型:发明
国别省市:广西,45

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