一种高导热高强度铸造铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热高强度铸造铝合金及其制备方法，所述铸造铝合金中各组分百分含量为：Si：6～8wt％、Mg：0.3～0.7wt％、Zn：0.2～0.6wt％、Cu：0.4～0.8wt％、Fe：0.4～0.8wt％、Sr：0.02～0.06wt％、混合稀土Re：0.2～0.4wt％、B：0.01~0.03wt%、Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.02wt%、其余为不可避免杂质元素以及余量的铝。与现有压铸铝合金相比，本发明专利技术有更高的导热率，在铸态可达到导热率大于180W/(m

【技术实现步骤摘要】
一种高导热高强度铸造铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种高导热高强度铸造铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]商业铝合金一般分为铸造铝合金和变形铝合金，前者需要较好的铸造工艺，如流动性、热裂倾向小等要求，对其中用于压铸工艺的铸造铝合金还要求不能粘模，及具备一定高温强度以便于开模过程顶出零件不会变形或产生裂纹。对于变形铝合金一般要求高的塑性，主要适用于挤压，冲压等冷成型工艺。
[0003]目前商业压铸铝合金以ADC12为主，其压铸工艺性优良，主要用于成型对力学性能或导热、导电性能要求不高的普通壳体零件。随着现代技术的进步与发展，尤其在手机、通讯等行业，一些电子产品、LED照明设备、人体穿戴电子设备、通讯基站用的散热壳体等都趋向于小型化、轻量化、高度集成化，且随着其内部芯片运算能力大幅提升，芯片发热功率大大提高，这就要求这类零件的制造材料需要同时满足高导热、强韧性、压铸成型性优良等特点；例如，目前通信产品行业内压铸铝合金普遍的热导率是90
‑
150W/(m
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K)，最广泛使用的如ADC12铝合金，其压铸工艺性虽优良，但导热率只有96W/(m
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K)，无法满足现状5G大功率RRU的散热需求。对于手机或某些人体穿戴设备，除了上述导热率大于180W/(m
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K)的要求以外，还需要有高的强度要求，一般屈服强度应大于140MPa。
[0004]因此，急需开发一种仅用普通压铸就能获得导热率大于180W/(m
·
K)，同时屈服强度大于180MPa的铝合金材料。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种高导热、高强度的铸造铝合金，解决现有压铸铝合金导热效果差、强度低的问题。
[0006]进一步，本专利技术还提供制备所述铸造铝合金的制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，各组分百分含量为：Si：6～8wt％、Mg：0.3～0.7wt％、Zn：0.2～0.6wt％、Cu：0.4～0.8wt％、Fe：0.4～0.8wt％、Sr：0.02～0.06wt％、混合稀土Re：0.2～0.4wt％、B：0.01～0.03wt％、Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.02wt％、其余为不可避免杂质元素以及余量的铝。
[0009]进一步，所述混合稀土Re中La:Ce质量比为1:2～2.5。
[0010]进一步，所述不可避免杂质元素总和不大于0.1wt％。
[0011]进一步，所述Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5～8.0wt％。
[0012]进一步，所述Mg与Zn含量总和所占百分含量为0.6～1.2wt％，Mg:Zn质量比为1:1～1:1.5。
[0013]进一步，所述Mg、Zn、Cu含量总和所占比例小于1.3wt％，T5热处理后，Mg、Zn、Cu含
量总和所占比例小于1.5wt％
[0014]进一步，所述Fe含量控制在0.5wt％。
[0015]进一步，所述Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5～8.0wt％，Mg:Zn质量比为1:1～1:1.3，Mg、Zn、Cu含量总和所占比例不超过1.3wt％。
[0016]进一步，采用T5短时时效热处理后，Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5～8.0wt％，Mg:0.4～0.7wt％，Mg:Zn质量比为1:1～1:1.5，Mg、Zn、Cu含量总和所占比例小于1.5wt％
[0017]进一步，本专利技术还提供所述高导热高强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：
[0018]1)备料：根据设定的化学成分，按计量比称取工业纯铝、Al
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Si20中间合金、纯镁、纯锌、Al
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50Cu中间合金、Al
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20Fe中间合金、AlB3中间合金、Al
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Sr中间合金、Al
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Re中间合金、铝除渣除气精炼剂等，对上述合金及原料进行烘干处理后备用；
[0019]2)熔化铝锭：将经预热至150～180℃的工业纯铝锭放入熔炼炉中进行熔化，熔化温度为760～780℃，熔化后加入铝锭质量的0.4～0.5％的去渣剂，用石墨棒搅拌20～25分钟，去渣后保温20～25分钟；
[0020]3)熔炼及熔体净化：将步骤2)的熔体降温至740～745℃后添加Al
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Si20中间合金、Al
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20Fe中间合金，待全部熔化后,降温至720～725℃，人工搅拌5～6分钟，使成分均匀，加入Al
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50Cu中间合金，熔化后降温至690～700℃，加入镁和锌，熔化后人工搅拌5～6分钟，静置10～15分钟后用过滤网去除底部沉渣及表面浮渣，然后向熔体中加入AlB3中间合金并人工搅拌5～6分钟，熔化完毕后静置20～25分钟，用过滤网去除底部沉渣及表面浮渣，然后向熔体中加入Al
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Re中间合金并人工搅拌5～6分钟，熔化完毕后降温至690～695℃，静置10～15分钟后用过滤网去除底部沉渣及表面浮渣，其后按面积参考用量1
㎏
/
㎡
在熔体表面均匀抛撒铝无钠覆盖剂，用纯铝铝箔将铝精炼剂包裹后塞入石墨钟罩内，精炼剂用量以质量计，为待处理铝液质量的0.2～0.5％，将钟罩压入铝液深处离炉底约10厘米，并将其水平移向炉内各处，反应中伴有铝液翻滚，反应时间约4～6分钟，反应完毕后用过滤网或打渣勺将浮渣及底部沉渣打捞干净；打渣完毕后将熔体温度降至680～685℃并用惰性气体氩气进行保护后加入Al
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Sr中间合金，将其压入熔炼炉底部进行熔化，熔化后搅拌均匀，静置10～15分钟后进行炉前成分分析，检测合金熔体的成分含量，对成分含量不合格的熔体通过补料或冲淡方式使其成分含量达到合格的范围；
[0021]4)除气：将步骤3)熔体升温至700～720℃，通入氩气5～10分钟进行除气，除气后撇渣并静置10～20分钟等待压铸；
[0022]5)压铸：将步骤4)获得的熔体进行压铸，铝水温度控制在680～690℃，模具温度220～250℃，模具正常后通入冷却水，铝液压入模具型腔，压射速度为1.5m/s～4.5m/s，铸造压力为80～150MPa。
[0023]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]1、与现有压铸铝合金相比，本专利技术有更高的导热率，在铸态可达到导热率大于180W/(m
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K)，同时屈服强度大于130MPa，短时低温时效热处理后导热率可以达到192W/(m
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K)，同时屈服强度可以达到200MPa以上，这主要得益于本专利技术铝合金通过严格的成分配比控制和工艺要求使得材料微观组织致密，晶粒细密且大小均匀，共晶硅变质效果优良，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，各组分百分含量为：Si：6～8wt％、Mg：0 .3～0.7wt％、Zn：0 .2～0.6wt％、Cu：0 .4～0.8wt％、Fe：0.4～0.8wt％、Sr：0.02～0.06wt％、混合稀土Re：0.2～0.4wt％、B：0.01~0.03wt%、Cr、Mn、V、Ti含量总和小于0.02wt%、其余为不可避免杂质元素以及余量的铝。2.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述混合稀土Re中La:Ce质量比为1:2~2.5。3.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述不可避免杂质元素总和不大于0 .1wt％。4.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5~8.0wt％。5.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Mg与Zn含量总和所占百分含量为0.6~1.2wt％，Mg:Zn质量比为1:1~1:1.5。6.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Mg、Zn、Cu含量总和所占比例小于1.3wt%，T5热处理后，Mg、Zn、Cu含量总和所占比例小于1.5wt%。7.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Fe含量控制在0.5wt%。8.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，所述Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5~8.0wt％，Mg:Zn质量比为1:1~1:1.3，Mg、Zn、Cu含量总和所占比例不超过1.3wt%。9.根据权利要求1所述的一种高导热高强度铸造铝合金，其特征在于，采用T5短时时效热处理后，Si与Mg含量总和所占百分含量为6.5~8.0wt％，Mg:0.4~0.7wt%，Mg:Zn质量比为1:1~1:1.5，Mg、Zn、Cu含量总和所占比例小于1.5wt%。10.一种高导热高强度铸造铝合金的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：1）备料：根据设定的化学成分，按计量比称取工业纯铝、Al
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Si20中间合金、纯镁、纯锌、Al
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50Cu中间合金、Al
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20Fe中间合金、AlB3中间合金、Al
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Sr中间合金、Al

【专利技术属性】
技术研发人员：孙自来，
申请(专利权)人：上海交通大学四川研究院，
类型：发明
国别省市：