[发明专利]接近纯铟传热性能的In-Li-Pd铟锂合金

说明书

本发明公开了接近纯铟传热性能的In‑Li‑Pd铟锂合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li:1.6‑2.8wt.%,Pd:0.6‑0.9wt.%,Ge:1.0‑1.8wt.%,Hf:0.2‑0.4wt.%，Sc:0.2‑0.5wt.%,Yb:0.1‑0.2wt.%,余量为铟。该铟锂合金具有传统铟合金不具备的高导热性能,熔点在110‑130度。使得合金在发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模应用。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铟锂合金。

背景技术

金属铟具有延展性好，可塑性强，熔点低，沸点高，低电阻，抗腐蚀等优良特性，且具有好的光渗透性和导电性。许多合金在掺入少量的铟之后，可以提高合金的强度、提高其延展性、提高其抗磨损与抗腐蚀的性能等。铟合金在宇航、无线电和电子工业、医疗、国防、高新技术、能源等领域具有广阔的应用前景。

铟合金可以用作太阳能电池的生产。具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一。在原子能工业中，铟合金用于制造中子的指示剂。常用于制造原子核反应堆中的控制棒和制造中子检测器的优良材料。铟合金在工业上可以用于制造工业轴承。轴承的表面镀上铟合金，轴承的使用年限比普通镀层的轴承延长5倍之多。铟合金易于在金属表面形成牢固的涂层，且有良好的抗腐蚀性能，特别是能阻止碱性溶液的腐蚀作用。各种反光镜和反射器，如果表面镀上铟合金，则其反射性能会大大加强并耐海水的侵蚀，因此在海上船舶的反光镜常用到这种镀层。

国际上通过合金化技术，凝固方式以及制备相关复合材料等手段不断深入提高铟合金的综合性能和加工技术，使得铟合金的生产成本不断降低和相关性能持续提高。但是，现有的铟合金传热性能还不够。当进行合金化后，铟合金的传热系数通常都小于纯铟传热系数的60%。这一缺陷严重地制约了该类合金在航空航天，电子，军工上的进一步应用。进一步提高铟合金的传热性能，是增加铟合金相关产业化进行良性循环的快速轨道。

人们不断追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对铟合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端铟合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。开发具备特殊性能铟合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成铟基复合材料。在铟合金中加入锂后，通过优化合金的成分和配比能使得铟合金的传热系数达到接近纯铟的传热系数。随着我国工业的快速发展，开发新型高导电性能的铟合金已成为必然。

铟锂合金最大的特点是在冶炼过程中熔体容易氧化烧，生成疏松的氧化膜和氮化膜。这种不致密的熔体表面化合物膜不能阻止氧气和氮气向熔体表面的扩散，导致了锂在合金熔体在熔炼过程中的不断氧化和消耗。因此，铟锂合金的冶炼中一般采用氩气保护的方法来进行合金制备。该方法不同程度地存在着成本偏高，铸件易产生熔剂夹杂、设备复杂等缺点。因此使铟锂合金的研制、开发与应用受到了限制。因而在急需大规模使用铟锂合金的工业和国防领域，一直存在着现有产量少，工艺繁琐，成本高等急需克服的现状。

通过合金化的方法达到防止在冶炼过程中铟锂合金熔体的氧化，是解决该合金冶炼问题的发展方向之一。合金化阻燃和防止锂在熔炼过程中挥发的机理是在合金中添加合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程，在合金表面形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化的目的。与氩气保护相比，合金化阻燃可以消除熔剂夹杂，降低合金的生产费用。此外，在铟锂合金中平衡各种合金元素的含量还可以使得最终铟锂合金产品还要同时拥有令人满意的熔点和其它性能。冶炼加工方法简单，生产成本比较低，降低了对设备要求。使得合金使用寿命有了进一步提高，便于工业化大规模应用。

发明内容