[发明专利]一种高导热高强度铝合金材料及其制备方法和在散热器的应用

说明书

本发明属于铝合金材料制备领域，具体公开了一种高导热高强度铝合金材料及其制备方法和在散热器的应用。本发明公开的高导热高强度铝合金材料含有以下质量百分比的化学成分：Si：0.36‑0.39%，Mg：0.53‑0.59%，Cu:≤0.02%，Fe:≤0.18%，Mn:≤0.02%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，余量为Al，其中单个杂质含量＜0.03%，总杂质含量＜0.10%；本发明所述的制备方法成本低，制备时间短，根据本发明所获得的的铝合金材料导热性能好，强度高，可以广泛用于散热器等领域。

技术领域

本发明属于铝合金材料制备领域，具体公开了一种高导热高强度铝合金材料及其制备方法和在散热器的应用。

背景技术

现有铝合金在导热材料上应用日益增加，多见于散热板等的使用。常用铝合金难以在高强度的条件下保持高导热高强度率。目前，市场上常用铜及铜合金作为导热材料。

在散热器中应用最多的金属是铜及铜合金，但铜的价格相对昂贵，且铜的质量较大，利用质轻价廉的铝来代替铜作为传热材料具有显著的成本优势。纯铝的导热性能优于铝合金，但纯铝的硬度较低，容易发生变形从而影响散热甚至是使用寿命。

导热是依靠材料中的电子、原子、分子和晶格热运动来传递热量，金属导热主要依靠自由电子的热运动，导电性能好的金属材料其热导率也大。金属的导热率与其导电率呈正相关，一般选取铝合金以提高散热件的强度，但添加合金元素后，随着强度的提高，由于晶格畸变和缺陷的增加，严重阻碍了自由电子的运动，使热导率大大下降。传统的六系铝合金有较高的强度，但导热率降低明显，而一系铝合金导热率高，但硬度和强度较低，尤其是长时间高温环境中，是强度软化效应明显，目前的产品中缺乏能兼顾较高导热率和较高强度的铝合金导热材料，开发高强高导热的铝合金，具有良好的市场前景。

发明内容

基于此，为提高散热器的导热性能，在满足力学性能的基础上，本发明提供一种高导热高强度铝合金材料及其制备方法和在散热器的应用。

本发明的技术方案如下：

本发明的目的之一为提供一种具有导热性能优良的铝合金，公开了一种高导热高强度铝合金材料，按质量百分数计算含有以下化学成分：Si：0.36-0.39%，Mg：0.53-0.59%，Cu:≤0.02%，Fe:≤0.18%，Mn:≤0.02%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，余量为Al，其中单个杂质含量＜0.03%，总杂质含量＜0.10%。通过控制合金中微量元素的含量和配比，减少铝合金基体中位错和畸变，最大化铝原子自由电子间热传导。

本发明的目的之二为提供一种上述高导热高强度铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将原材料铝锭加热熔化，得到铝液；

（2）去除铝液表面浮渣，按Si：0.36-0.39%，Mg：0.53-0.59%，Cu:≤0.02%，Fe:≤0.18%，Mn:≤0.02%，Cr≤0.01%，Zn≤0.01%，余量为Al，其中单个杂质含量＜0.03%，总杂质含量＜0.10%的标准调整铝液中合金元素含量，并精炼、静置；

（3）将静置后的铝液过滤，然后进行水冷却铸造，得到铝棒；

（4）将铝棒预热后挤压成型。

优选的，所述步骤（1）中，所述熔化温度为720-750℃。

优选的，所述步骤（2）中，所述精炼的温度为730-750℃，时间为30-50min；所述静置的温度为：720-740℃，时间为20-40min。

优选的，所述步骤（3）中，采用30目陶瓷过滤板过滤；所述水冷却的条件包括：水的温度＜40℃，冷却时间为1.0-1.5h。

优选的，所述步骤（4）中，所述预热的条件包括：预热温度为300-350℃，预热时间3-5小时。