一种亚共晶压铸铝硅合金材料制造技术

本发明专利技术提供一种亚共晶压铸铝硅合金材料，所述铝硅合金材料的配方为：Si：6.5

【技术实现步骤摘要】
一种亚共晶压铸铝硅合金材料


[0001]本专利技术属于压铸铝合金
，具体涉及一种亚共晶压铸铝硅合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]本领域技术人员知道，在铝硅合金中，高强度和高导热是难以同时兼顾提高的。一般来说，强化元素硅、铜、镁等的增加会导致导热性能和韧性的下降。公开号CN110983119B公开了一种高强高导热压铸铝合金材料及其制备方法，公开的高强高导热压铸铝合金材料，除铝外，按重量百分比计，包括如下组分：硅，含量为9
‑
13％；铁，含量为0.4
‑
0.9％；铜，含量为0.1
‑
0.8％；镁，含量为0.1
‑
0.5％；变质材料，0.01
‑
0.05％，纳米材料加入量0.1－3％，纳米材料为铝硼碳纳米材料，该高强高导热压铸铝合金材料的导热系数170W/(m
·
K)，抗拉强度达到335MPa。但是该方案是针对共晶型铝硅合金的改进，对于亚共晶铝硅合金的改进并没有研究。
[0003]对于铝硅合金领域而言，虽然共晶型铝硅合金已经有研究能具有高强高导热的性能，但韧性较差，伸长率较低。对于实际生产而言，因为合金材料是基础材料，后端具体制备要求多种多样，仅靠共晶型铝硅合金无法满足多样化的市场需求，人们依然期待对亚共晶型铝硅合金的性能有一定的突破。例如，同样是压铸方式，共晶铝硅合金很容易压铸成型，而亚共晶铝硅合金的压铸成型性要取决于工件的具体尺寸条件。但亚共晶铝硅合金压铸时对气体没有共晶铝硅合金那样敏感，并且由于亚共晶铝硅合金的液固相温度差比较大，尤其适合于半固态成型，而半固态铸造成型的铸件可消除气体和夹杂，产生的气孔较少。同时，亚共晶铝硅合金的伸长率较高，韧性比共晶铝硅合金要高，对于一些散热器件和高强韧性的器件，一般优先选用亚共晶铝硅合金。因此，不管是共晶型铝硅合金还是亚共晶型铝硅合金的性能研究都是必要的，一但产生一种性能较好的牌号，对于社会生产而言都具有重大意义。
[0004]随着国内通讯、电子设备、交通运输高强韧结构件等行业的发展，尤其是5G高速网络平台的架设，对亚共晶铝硅合金也提出了更高性能的需求。根据国内《GB/T 15115压铸铝合金》和《GB/T 15114铝合金压铸件》标准的数据，典型的亚共晶压铸铝硅合金YL104的力学性能满足如下指标：抗拉强度220MPa，伸长率2％，硬度70HBW。根据《JISH5302
‑
2006铝合金压铸件》日本工业标准的数据，亚共晶压铸铝硅合金ADC10主要力学性能平均值满足如下指标：抗拉强度241MPa，伸长率1.5％，硬度73.6HBW。对于这两个标准，都没有对亚共晶压铸铝硅合金的导热性能指标提出要求，只有对力学性能有要求，因而不能满足高导热应用场景的需要，不能够较好的实现将其应用于通讯行业。
[0005]综上，现有铝硅合金导热系数和强韧性都能保证较高的水平不能仅依靠共晶铝硅合金，从材料类型的特性更应着重于亚共晶铝硅合金的性能提升开发。而亚共晶铝硅合金性能的导热系数和强韧性目前依然没有较大的突破，限制了亚共晶铝硅合金的应用。然而共晶型铝硅合金和亚共晶型铝硅合金由于金相结构组织不同，将性能较好的高强高导热共
晶型铝硅合金调整硅含量是难以得到相应性能的亚共晶型铝硅合金，更得不出高强韧高导热的亚共晶型铝硅合金。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种伸长率较高、强韧性较高、导热系数较高的亚共晶压铸铝硅合金材料。
[0007]本专利技术提供一种亚共晶压铸铝硅合金材料，按重量百分比计，所述铝硅合金材料的配方为：Si：6.5
‑
8.9％；Fe：0.5
‑
1.2；Cu：≤0.3％；Mn：≤0.3％；Mg：0.1
‑
0.6％；Zn：≤0.3％；Sr：≤0.1；Ti：≤0.1％；B：≤0.1％；晶种合金加入量：0.1
‑
1％；硼化剂B加入量0.01
‑
0.1％；Pb：≤0.1％；Sn：≤0.01％；Cd：≤0.01％；其它不可避免的常存杂质元素总和：≤0.2％；其余为Al；
[0008]所述亚共晶压铸铝硅合金材料的制备方法包括如下步骤：
[0009]S1、在熔炉中熔化铝锭、硅和铁添加剂，搅拌熔化；
[0010]S2、铝液温度760℃
‑
780℃时加入经过预热的硼化剂进行硼化处理，搅拌熔化后净置30
‑
50分钟；
[0011]S3、铝液温度760℃
‑
780℃采用无钠精炼剂进行精炼，然后加入预设后的镁，搅拌熔化；
[0012]S4、铝液温度750℃
‑
770℃时采用惰性气体除气20
‑
30分钟，除气时，合金液沸腾高度小于15cm，气压在0.15－0.25MPa之间，除气后进行除渣；
[0013]S5、铝液温度740
‑
760℃时加入经过预热的铝锶中间合金进行变质处理；
[0014]S6、继续采用惰性气体除气20
‑
30分钟，除气时，合金液沸腾高度小于15cm，气压在0.15－0.25MPa之间；
[0015]S7、铝液温度在700
‑
750℃时，加入经过预热的晶种合金；
[0016]S8、铝液温度在680
‑
750℃时采用连续式或半连续式浇铸铝锭，浇铸后凝固冷却，凝固冷却过程采用水冷模底和锭面喷淋相结合。
[0017]优选地，Cu：＜0.1％，。
[0018]优选地，所述铝合金材料的主要成分和工艺条件满足如下函数关系：
[0019]yk＝102.818+42.732Si
‑
267.313Fe+108.264Mg+258.088Sr+33.495JZ
‑
362.443PHJ；
[0020]yq＝204.039
‑
9.995Si
‑
28.572Fe+59.408Mg
‑
35.355Sr+18.512JZ
‑
34.449PHJ；
[0021]ys＝
‑
74.153+18.028Si
‑
70.493Fe+5.219Mg+93.572Sr
‑
8.901JZ
‑
154.212PHJ；
[0022]yy＝159.076
‑
17.544Si+68.21Fe+26.241Mg+3.047Sr
‑
5.866JZ+66.031PHJ；
[0023]yd＝7.468+2.547Si
‑
11.609Fe
‑
4.919Mg+16.091Sr+0.373JZ+8.142PHJ；
[0024]yr＝90.506+10.554Si...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亚共晶压铸铝硅合金材料，其特征在于，按重量百分比计，所述铝硅合金材料的配方为：Si：6.5
‑
8.9％；Fe：0.5
‑
1.2；Cu：≤0.3％；Mn：≤0.3％；Mg：0.1
‑
0.6％；Zn：≤0.3％；Sr：≤0.1；Ti：≤0.1％；B：≤0.1％；晶种合金加入量：0.1
‑
1％；硼化剂B加入量0.01
‑
0.1％；Pb：≤0.1％；Sn：≤0.01％；Cd：≤0.01％；其它不可避免的常存杂质元素总和：≤0.2％；其余为Al；所述亚共晶压铸铝硅合金材料的制备方法包括如下步骤：S1、在熔炉中熔化铝锭、硅和铁添加剂，搅拌熔化；S2、铝液温度760℃
‑
780℃时加入经过预热的硼化剂进行硼化处理，搅拌熔化后净置30—50分钟；S3、铝液温度760℃
‑
780℃采用无钠精炼剂进行精炼，然后加入预设后的镁，搅拌熔化；S4、铝液温度750℃
‑
770℃时采用惰性气体除气20—30分钟，除气时，合金液沸腾高度小于15cm，气压在0.15－0.25MPa之间，除气后进行除渣；S5、铝液温度740—760℃时加入经过预热的铝锶中间合金进行变质处理；S6、继续采用惰性气体除气20—30分钟，除气时，合金液沸腾高度小于15cm，气压在0.15－0.25MPa之间；S7、铝液温度在700—750℃时，加入经过预热的晶种合金；S8、铝液温度在680
‑
750℃时采用连续式或半连续式浇铸铝锭，浇铸后凝固冷却，凝固冷却过程采用水冷模底和锭面喷淋相结合。2.如权利要求1所述的亚共晶压铸铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，Cu：＜0.1％。3.如权利要求1所述的亚共晶压铸铝硅合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金材料的主要成分和工艺条件满足如下函数关系：y
k
＝102.818+42.732Si
‑
267.313Fe+108.264Mg+258.088Sr+33.495JZ
‑ꢀ
362.443PHJ；y
q
＝204.039
‑
9.995Si
‑
28.572Fe+59.408Mg
‑
35.355Sr+18.512JZ
‑
34.449PHJ；y
s
＝
‑
74.153+18.028Si
‑
70.493Fe+5.219Mg+93.572Sr
‑
8.901JZ
‑
154.212PHJ；y
y
＝159.076
‑
17.544Si+68.21Fe+26.241Mg+3.047Sr
‑
5.866JZ+66.031PHJ；y
d
＝7.468+2.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升，陈苏坚，李新豪，李旭涛，王永科，
申请(专利权)人：广州致远新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：