【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金制备，具体是涉及一种高强度高导电导热铝合金及其制备方法。
技术介绍
1、铝合金具有密度低、易加工成形、可回收利用等优点，广泛应用于电力、电子电器、交通运输、机械装备等领域。随着我国特高压输电、光伏发电、风力发电、5g通讯、新能源汽车、高速铁路等新能源和新基建产业的快速发展，对铝合金产品的综合性能要求越来越高，一方面要求铝合金具有更高的导电率或导热率，以提高输电效率，降低电能损耗，提高散热效果。另一方又要求铝合金具有更高的强度，以提高仪器设备等安全性和服役寿命。
2、公开号为cn110983124a的专利申请公开了一种高导电率6系铝合金及其生产工艺，铝合金的成分为：si 0.55-0.60％，fe 0.10-0.15％，cu 0.05-0.08％，mn 0.01-0.02％，mg 0.60-0.65％，cr 0.01-0.02％，ti≤0.01％，zn 0.05-0.08％，v≤0.01％，gd0.15-0.18％，b0.015-0.02％，单个杂质≤0.03％，杂质合计≤0.10％，余量为al，铝合金的抗拉强度达250mpa，屈服强度达210mpa，断后伸长率达16.7％，电导率为32.52ms/m，硬度hb为65。
3、公开号为cn109207817a的专利申请公开了一种高导电率和高强度的铝合金制备工艺及其铝合金，制备工艺包括熔化纯铝，加入硅、镁、铁、铜、锰和锌，各组分为：硅0.15～0.3％、铁≤0.2％、铜≤0.1％、锰0.04～0.06％、镁0.3～0.5％、锌0.08～0.1
4、公开号为cn111961890a的专利申请公开了一种高导电率高强度铝合金电气设备用型材生产工艺方法，该专利通过控制铝合金的熔炼、精炼、铸造、均质、挤压和时效工艺，使铝合金型材的抗拉强度≥350mpa，屈服强度≥320mpa，电导率≥46％iacs。该铝合金型材的强度虽然较高，但导电率仍然较低。
5、从生产实践和文献资料检索结果来看，由于铝合金的强度与导电导热性能之间存在互相制约、此消彼长的矛盾问题，导致提高铝合金的强度和导电导热性能难以兼顾，使得现有铝合金仍旧难以满足我国新能源、新基建产业发展对高强度高导电导热铝合金的需求。因此，现有铝合金及其制备方法仍有待改进和发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强度高导电导热铝合金及其制备方法，通过科学设计铝合金的成分组成，优化铝合金的制备方法，解决强度与导电导热性能之间相互制约的问题，提高铝合金的强度、导电和导热性能。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术第一方面提供了一种高强度高导电导热铝合金，其特点是，由以下质量百分比的成分组成：si 0.3-0.5％，mg 0.4-0.6％，cu0.02-0.05％，mn 0.02-0.5％，ti 0.01-0.015％，b 0.002-0.003％，fe0.1-0.3％，余量为al和不可避免的杂质元素，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
4、其中，si和mg是铝合金的主要强化元素，si和mg在铝合金中具有固溶强化作用外，还可以通过时效析出mg2si强化相显著提高铝合金的强度。si和mg的含量过低，会导致铝合金的强度过低，si和mg的含量越高，铝合金的强度越高，但也会导致铝合金的导电导热性能下降。因此作为优选地，si的含量为0.3-0.5％，mg的含量为0.4-0.6％。
5、cu在铝合金中具有很强的强化效果，既能通过固溶强化提高铝合金的强度，还能通过时效析出cual2相增强铝合金的强度。cu含量越高，铝合金的强度也越高，但cu含量太高也会降低铝合金的导电导热性能。因此作为优选地，cu的含量为0.02-0.05％。
6、mn在铝合金中除了可以提高强度外，还能通过抑制再结晶，提高铝合金的再结晶温度，有利于提高铝合金的加热和挤压温度，提高铝合金的挤压速度和生产效率。mn的含量越高，铝合金的再结晶温度越高，但同时也会降低铝合金的导电导热性能。因此作为优选地，mn的含量为0.02-0.05％。
7、ti和b是以铝钛硼合金杆形式加入到铝合金，主要作用是细化铝合金铸棒的晶粒，改善铝合金铸棒组织成分的均匀性，提高铝合金铸棒的挤压性能。ti和b的含量太低，晶粒细化效果不理想，ti和b的含量越高，晶粒越细小，但也会增加生产成本。因此作为优选地，ti的含量为0.01-0.015％，b的含量为0.002-0.003％。
8、fe在铝合金中可与si、al形成feal3、fe3sial12、fe2sial9等金属间化合物，当这些金属间化合物弥散分布在铝合金中时可以通过弥散强化提高铝合金的强度，但fe含量太高也会降低铝合金的导电导热性能。因此作为优选地，fe的含量为0.1-0.3％。
9、本专利技术第二方面提供了一种高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特点是，依次包括以下步骤：
10、(1)按铝合金的成分组成及质量百分比，选择铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝铁合金和铝钛硼合金杆为原材料进行配料；
11、(2)将铝锭、镁锭、铝硅合金、铝铜合金、铝锰合金、铝铁合金加入到熔铝炉中在740-760℃加热熔化成铝合金液；
12、(3)采用氩气和精炼剂对炉内铝合金液喷吹精炼进行除渣处理，然后扒去铝合金液表面的浮渣；
13、(4)通过炉底部安装的透气砖向炉内铝合金液通入由氩气和氯气组成的混合气体进行除气处理；
14、(5)将铝合金液导入流槽，然后加入占原材料总重量0.2-0.3％的铝钛硼合金杆进行在线晶粒细化处理；
15、(6)将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气箱和管式过滤箱进行在线除气和过滤处理；
16、(7)在铝合金液温度为680-720℃、铸造速度为100-200毫米/分钟、冷却水温度为20-40℃条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金铸棒；
17、(8)将铝合金铸棒在565-575℃加热5-6小时进行均质处理，然后喷水雾冷却至室温；
18、(9)将铝合金铸棒加热至480-500℃，然后进行挤压成形，得到挤压铝合金；
19、(10)将挤压铝合金在180-190℃加热4-5小时进行时效处理，得到所述高强度高导电导热铝合金。
20、作为优选地，所述步骤(1)中铝锭的铝含量≥99.7％，镁锭的镁含量≥99.8％，铝硅合金的硅含量为25％，铝铜合金的铜含量为20％，铝锰合金的锰含量为10％，铝铁合金的铁含量为15％，铝钛硼合金杆的钛含量为5％，硼含量为1％。
21、作为优选地，所述步骤(3)中氩气的纯度≥99.99％，精炼剂的用量为铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为15-25分钟。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度高导电导热铝合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Si0.3-0.5％，Mg 0.4-0.6％，Cu 0.02-0.05％，Mn0.02-0.5％，Ti 0.01-0.015％，B 0.002-0.003％，Fe 0.1-0.3％，余量为Al和不可避免的杂质元素，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
2.一种高强度高导电导热铝合金的制备方法，该方法用于制备如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，依次包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铝锭的铝含量≥99.7％，镁锭的镁含量≥99.8％，铝硅合金的硅含量为25％，铝铜合金的铜含量为20％，铝锰合金的锰含量为10％，铝铁合金的铁含量为15％，铝钛硼合金杆的钛含量为5％，硼含量为1％。
4.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中氩气的纯度≥99.99％，精炼剂的用量为铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为15-25分钟。
5.根据权利要求2所述高强度
6.根据权利要求2或5所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中精炼剂的制备方法依次包括如下步骤：
7.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中氩气的纯度≥99.99％，氯气的纯度≥99.9％，混合气体中氯气的体积百分比为3-5％，且混合气体的流量为0.3-0.6立方米/分钟，除气的时间为10-20分钟。
8.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中除气箱内石墨转子的转速为400-500转/分钟，石墨转子上的气体流量为2-3立方米/小时，气体压力为0.4-0.6MPa，所述气体是纯度≥99.99％的氩气和纯度≥99.9％氯气组成的混合气体，且混合气体中氯气的体积百分比为5-10％。
9.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(9)中挤压的挤压比为10-30，挤压速度为5-15mm/s，挤压模具加热温度为420-460℃。
10.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述高强度高导电导热铝合金的抗拉强度≥250MPa，屈服强度≥210MPa，断后伸长率≥12％，20℃电阻率≤0.03Ω·mm2/m，导电率≥57.5％IACS，导热率≥195W/(m·K)。
...【技术特征摘要】
1.一种高强度高导电导热铝合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：si0.3-0.5％，mg 0.4-0.6％，cu 0.02-0.05％，mn0.02-0.5％，ti 0.01-0.015％，b 0.002-0.003％，fe 0.1-0.3％，余量为al和不可避免的杂质元素，单个杂质≤0.05％，杂质总量≤0.15％。
2.一种高强度高导电导热铝合金的制备方法，该方法用于制备如权利要求1所述的铝合金，其特征在于，依次包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中铝锭的铝含量≥99.7％，镁锭的镁含量≥99.8％，铝硅合金的硅含量为25％，铝铜合金的铜含量为20％，铝锰合金的锰含量为10％，铝铁合金的铁含量为15％，铝钛硼合金杆的钛含量为5％，硼含量为1％。
4.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中氩气的纯度≥99.99％，精炼剂的用量为铝合金液重量的0.1-0.2％，喷吹精炼时间为15-25分钟。
5.根据权利要求2所述高强度高导电导热铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中精炼剂由以下质量百分比的成分组成：zncl2 40-50％，k2co3 20-30％，nano3 5-10％，kf 8-13％，k2so4 5-8％，li2so...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，牛艳萍，郭鲤，石常亮，刘英坤，陈颖欣，关耀威，孙江勇，
申请(专利权)人：广东省科学院工业分析检测中心，
类型：发明
国别省市：
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