一种高导电高强压力铸造铝合金制造技术

本发明专利技术属于金属材料领域，提出一种高导电高强压力铸造铝合金，所述高导电高强压力铸造铝合金由稀土RE为1～8％，铁Fe为0.3～3.0％，铜Cu为0.10～3.5％，钇Y为0.05～0.5％，硼B为0.01～0.25％，锰Mn≤1.0％，其他杂质元素含量≤0.10％，其余为铝，且Fe：Mn比例控制在1:0.3

【技术实现步骤摘要】
一种高导电高强压力铸造铝合金


[0001]本专利技术涉及金属材料领域，尤其涉及一种高导电高强压力铸造铝合金。

技术介绍

[0002]铸造铝合金具有一系列特殊的优点，特别是成型性和铸造性能好，还可以通过热处理大幅调整合金的力学性能，因此铝合金应用于各种各样的形状复杂的部件。随着电动汽车等领域的技术进步，对制造汽车等零部件的要求也越来越高，特别是铝合金的导电性能和力学性能要求越来越高。但是，现有的压力铸造铝合金制备的零部件导电性能差，例如常用的A380合金的导电性为23％。因此，提高压力铸造铝合金的导电性能，对于扩大铸造铝合金的工业应用范围，实现由加工成本较低的压力铸造工艺代替加工成本较高的挤压或者锻压等变形工艺，获得性能良好、成本低廉的高导热铝合金是十分必要也是迫切需求的。
[0003]目前，铝合金的导电性已经得到广泛的关注，已经公开的高导电铝合金专利，例如CN 109207817 A、CN 113528902A和CN 113674890 A，尽管具有很好的导电率，但是这些合金主要应用于变形铝合金，无法应用于铸造铝合金。常用的铸造铝合金为了获得良好的铸造性能，必须通过添加大量的合金元素，例如Si元素和Mg元素，但是大量合金元素会导致导电率严重下降，例如常用的ZL101A的导电率只有36％ IACS，即使是通过变质处理合金的导电率也只有44％ IACS。铸造铝合金为了获得高强度，需要通过添加合金化元素来达到第二相强化。例如“唐正伟，周鹏飞，铸造技术，2017，38(2)：395
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397”中，应用于压铸的AlSi10.5合金导电率约为22.49MS/m(38.8％IACS)，添加Mg元素提高了合金的强度，但是导电率却下降至18.41MS/m(31.7％IACS)。
[0004]为了提高铸造铝合金的导电率，一般可以从调整材料的化学成份、熔炼工艺和热处理工艺等方面考虑。经过大量的实验验证后，得出以下规律：1)材料杂质越少、越纯净，则其导电率就越高。2)铝液进行熔炼时，变质处理和精炼能够提高材料的导电率和机械性能。3)热处理时，提高时效温度，可以提高导体的导电率，但导体的强度会随之降低。
[0005]专利CN 105603237 A开发了一种含钪的铸造导电铝合金及其制备工艺，该合金含有0.2
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0.4wt.％钪和低于0.1wt.％的铁，经过(620
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640)℃/24h+(280
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300)℃/3h的时效处理，获得铝合金的导电性能大于55％ICAS，但是屈服强度只有67MPa，抗拉强度只有98MPa。
[0006]目前，还没有既满足铸造性能要求，又满足高导电高强度要求的铸造铝合金，因此就需要开发高导电高强压力铸造铝合金，特别是能够采用压力铸造的方法进行成型。

技术实现思路

[0007]针对现有技术和产品需要，本专利技术的目的是提供一种高导电高强压力铸造铝合金，通过压力铸造结构件获得高导电铝合金并提供制备方法，使得所制备的高导电高强压力铸造铝合金在铸态条件下能够同时提供足够的导电性和力学性能。本专利技术所述的高导电高强压力铸造铝合金设计的主要思路是：
[0008]首先，作为铸造合金必须具有非常好的铸造性能，适应铸件成型的需要。例如，添
加适量的合金元素降低铝合金的熔点，提高合金的流动性。其次，为了获得高导电性，根据金属材料导电基本原理，合金元素固溶于铝合金中会显著降低合金的导电率，并且固溶的量越大，导电率降低的越多，因此尽量通过合金元素的选择或者制造工艺减少合金元素在铝基体中的固溶量。再次，对于铝合金的强度等力学性能。为了获得高强度，需要获得细小的晶粒强化、第二相析出强化等措施，这就需要有足够的合金化元素。一般采取增大合金元素的方式。
[0009]分析会发现，良好的铸造性能、高强度与良好的导电率的合金设计是存在矛盾的，为了获得良好铸造性能和高强度，就需要选择具有较大固溶度的合金元素以及增加合金元素的含量，这就有可能损失铝合金的高导电性能。因此，设计同时具有高导电和高强度的铸造铝合金非常困难。
[0010]本专利技术选择铁作为主要的合金元素。铁元素是铝合金不可避免的杂质元素，铁在铝中的溶解度低，在常规铸造铝合金中，容易形成针状铝铁金属间化合物，严重降低合金的力学性能，需尽量降低Fe元素的含量。但是，对于压力铸造铝合金，铁元素可以快速凝固形成短棒状甚至颗粒状金属间化合物，有利于合金强度的提高，同时导电率下降很有限。但是Fe含量过多仍然会形成针状铝铁金属间化合物，降低合金的力学性能。
[0011]铜是铝合金中能够有效增加合金强度的元素。在铸态条件下能够形成固溶体，实现固溶强化。在时效后能够形成纳米沉淀相，提供弥散析出相的强化。但是Cu元素固溶会降低铝合金的导电率，因此，Cu元素的含量需要控制，在满足铸造性能和力学性能要求的前提下，尽量减少Cu含量。
[0012]硼在铝合金中能够细化晶粒，因此可以提高铝合金的导电性和力学性能。
[0013]基于上面的认识，本专利技术的技术方案如下：
[0014]一种高导电高强压力铸造铝合金各元素重量百分数为：铁Fe为0.3
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3.0％，铜Cu为0.10
‑
3.5％，硼B为0.01
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0.25％，其他杂质元素含量≤0.30％，其余为铝。
[0015]进一步的，所述高导电高强压力铸造铝合金各元素的重量百分含量为：铁Fe为0.4
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1.5％，铜Cu为0.20
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1.0％，硼B为0.03
‑
0.1％，其他杂质元素含量≤0.30％，其余为铝。
[0016]所述杂质元素包括但不限于锰Mn、钇Y、钛Ti或碳C中的一种或两种。
[0017]稀土元素有三个作用：第一个作用，稀土元素可以细化晶粒尺寸，达到细晶强化的效果，提高合金的强度；第二个作用，稀土元素与基体Al形成不连续分布的网状共晶体，以Al
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(La,Ce)3或Al
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(La)3或Al
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(La,Ce)3为代表金属间化合物存在，该金属间化合物具有非常高的硬度，实现第二相强化效果，可以显著提高合金的强度；第三个作用，形成的Al
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(La,Ce)3或Al
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(La)3或Al
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(La,Ce)3金属间化合物具有非常好的导电性，可以在一定程度上消除由于合金元素固溶导致的导电率下降，从而有利于提高合金的导电率。但是稀土元素过多时，会严重降低合金的导电率和合金的强度。因此，一定要控制稀土元素的含量。
[0018]硼元素可以细化Al
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(La,Ce)3，确保以不连续分布的网状共晶体分布于晶界处，因此必须在添加稀土RE的同时，添加一定量的硼元素。
[0019]基于上面的认识，优选地，所述高导电高强压力铸造铝合金还包括稀土RE重量百分数为1
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8％。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电高强压力铸造铝合金，其特征在于，该高导电高强压力铸造铝合金各元素重量百分数为：铁Fe为0.3
‑
3.0％，铜Cu为0.10
‑
3.5％，硼B为0.01
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0.25％，其他杂质元素含量≤0.30％，其余为铝。2.根据权利要求1所述的高导电高强压力铸造铝合金，其特征在于，所述高导电高强压力铸造铝合金各元素重量百分数为：铁Fe为0.4
‑
1.5％，铜Cu为0.20
‑
1.0％，硼B为0.03
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0.1％，其他杂质元素含量≤0.30％，其余为铝。3.根据权利要求1所述的高导电高强压力铸造铝合金，其特征在于，所述高导电高强压力铸造铝合金还包括稀土RE重量百分数为1
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8％。4.根据权利要求2所述的高导电高强压力铸造铝合金，其特征在于，所述稀土RE重量百分数为2
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5％。5.根据权利要求3或4所述的高导电高强压力铸造铝合金，其特征在于，所述稀土为混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二林，
申请(专利权)人：深圳市英伦博创轻合金技术有限公司，
类型：发明
国别省市：