低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料及其制备方法技术

技术编号：40027694 阅读：5 留言：0更新日期：2024-01-16 17:45

本发明专利技术涉及高导热Al‑Si合金技术领域，具体而言，涉及低钛和低钒的亚共晶高导热Al‑Si合金材料及其制备方法。其元素的质量百分比组成如下：Si 6.5～8.5％，Fe 0.65～0.8％，Mg 0.05～0.15％，Sr 0.008～0.02％，RE 0.01～0.05％，B 0.008～0.015％，V<0.002％，Ti<0.001％，其余杂质元素总量不超过0.15％，单个杂质元素不超0.05％，其余量为Al。通过引入硼化处理和Al‑Sr‑RE复合变质技术，调控V、Ti元素含量和合金组织，改善合金导热和力学性能，使得该Al‑Si合金材料同时具有高强度和导热率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高导热al-si合金，具体而言，涉及低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料及其制备方法。

技术介绍

1、随着第五代无线通讯技术全面推进，对通讯基站需求急剧增加。由于5g通讯基站的功率较4g通讯基站大，产生的热量也逐渐增大，因此，散热形成成为基站构件的一个重要功能。此外，基站多建在山顶或建筑物顶，对安装也带来了一定的困难，国内外厂商也纷纷提出轻量化的需求。

2、最早用于通讯基站构件主要是adc12铝合金，该合金具有非常优异的成型性能和较高的强度，但导热率仅为100w/m·k，无法满足现代无线通讯基站的要求。随后研发者逐步开发出al12sife和al8sife等替代材料，导热性能分别达到140和160w/m·k，显著提高了合金的导热性能，但上述合金材料屈服强度较低(70～90mpa)，对轻量化不利。

3、基于此，研究者通过添加合金强化元素提高合金强度。如：cn 111945041b公开了一种适用于新能源汽车的高强高导热可半固态挤压铸造铝合金，该合金包括si：5wt％-8wt％；cu：1.5wt％-3.0wt％；fe：1.0wt％-1.5wt％；mg：0.05wt％-0.5wt％，p：0.03wt％-0.5wt％，其余杂质控制在0.05wt％以下，余量为al。利用磷(p)来细化富铁相和共晶硅，结合半固态工艺，制备的合金抗拉强度大于400mpa，屈服强度大于300mpa，导热系数大于160w/m·k。cn 115948682 b公开了一种适用于5g通讯大型薄壁散热腔体的高导热铝合金材料，其合金成

4、上述合金中，cn 111945041 b种含有较高含量的cu和fe，前者能显著提高合金强度，但不利于改善导热性能，后者形成的粗大片状富铁相不利于电子的迁移，影响导热性能的提高。cn 115948682 b中采用了re精炼剂、流变半固态压铸和高温时效，制备工艺相对复杂，成本较高，且伸长率低，屈服强度也不高。cn 116219233 a中sr的含量较高，较常规sr变质含量的10倍以上，合金成本高，且易吸氢和氧化，显著影响铸件的冶金质量和性能。

5、可见，现有的亚共晶al-si合金材料无法做到兼具高导热、高伸长率、高屈服强度和高抗拉强度。

6、鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料及其制备方法。本专利技术实施例提供的低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料同时具有高强度和导热率。

2、本专利技术是这样实现的：

3、第一方面，本专利技术提供一种低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料，各元素的质量百分比组成如下：si 6.5～8.5％，fe 0.65～0.8％，mg 0.05～0.15％，sr 0.008～0.02％，re 0.01～0.05％，b 0.008～0.015％，v<0.002％，ti<0.001％，其余杂质元素总量不超过0.15％，单个杂质元素不超0.05％，其余量为al。

4、在可选的实施方式中，所述re为la和ce中的至少一种。

5、在可选的实施方式中，re和sr以al-sr-re的形式加入。

6、在可选的实施方式中，所述低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料的导热率高于180w/m·k，伸长率高于14％。

7、在可选的实施方式中，所述低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料的抗拉强度高于240mpa，屈服强度高于130mpa。

8、第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式所述的低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料的制备方法，包括：将含有al、si、fe、mg、sr、re以及b元素的原料进行熔炼。

9、在可选的实施方式中，包括：将除mg、al-sr-re合金和al-b合金以外的原料混合进行熔炼，并在原料表面撒一层覆盖剂；

10、待上述原料溶化后，搅拌熔体，测试熔体中成分的含量，调整si和fe元素含量，并获得v、ti和杂质元素的含量；

11、对所述熔体进行初次精炼，而后加入al-b合金，搅拌熔体后静置；

12、而后，清除熔体表面的浮渣，对熔体进行转移，随后加入mg和al-sr-re合金，测试熔体中成分的含量，调整成分含量；

13、接着，依次进行二次精炼、扒渣以及撒覆盖剂。

14、在可选的实施方式中，初次精炼和二次精炼的条件包括：添加熔体质量的0.15-0.25％的精炼剂。

15、在可选的实施方式中，静置时间为30-60min。

16、在可选的实施方式中，还包括：撒覆盖剂后进行在线除气、过滤以及铸造成型。

17、本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例通过优化主要合金元素含量，微量元素的组合和优化，继而改善低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料的强度和导热性能。

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【技术保护点】

1.一种低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料，其特征在于，各元素的质量百分比组成如下：Si 6.5～8.5％，Fe 0.65～0.8％，Mg 0.05～0.15％，Sr0.008～0.02％，RE 0.01～0.05％，B 0.008～0.015％，V<0.002％，Ti<0.001％，其余杂质元素总量不超过0.15％，单个杂质元素不超0.05％，其余量为Al。

2.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料，其特征在于，所述RE为La和Ce中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料，其特征在于，RE和Sr以Al-Sr-RE的形式加入。

4.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料，其特征在于，所述低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料的导热率高于180W/m·K，伸长率高于14％。

5.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料，其特征在于，所述低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料的抗拉强度高于240MPa，屈服强度高于130MPa。

6.一种权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热Al-Si合金材料的制备方法，其特征在于，包括：将含有Al、Si、Fe、Mg、Sr、RE以及B元素的原料进行熔炼。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括：将除Mg、Al-Sr-RE合金和Al-B合金以外的原料混合进行熔炼，并在原料表面撒一层覆盖剂；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，初次精炼和二次精炼的条件包括：添加熔体质量的0.15-0.25％的精炼剂。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，静置时间为30-60min。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，还包括：撒覆盖剂后进行在线除气、过滤以及铸造成型。

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【技术特征摘要】

1.一种低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料，其特征在于，各元素的质量百分比组成如下：si 6.5～8.5％，fe 0.65～0.8％，mg 0.05～0.15％，sr0.008～0.02％，re 0.01～0.05％，b 0.008～0.015％，v<0.002％，ti<0.001％，其余杂质元素总量不超过0.15％，单个杂质元素不超0.05％，其余量为al。

2.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料，其特征在于，所述re为la和ce中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料，其特征在于，re和sr以al-sr-re的形式加入。

4.根据权利要求1所述的低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料，其特征在于，所述低钛和低钒的亚共晶高导热al-si合金材料的导热率高于180w/m·k，伸长率高于14％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：宋东福，周楠，杨莉，宋秋福，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人