[发明专利]一种高导热高强度颗粒增强铸造铝合金及其制备方法

权利要求书

1.一种高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，利用气体分散搅拌装置将质量百分比0.1-10%的高熵合金颗粒通过变截面通管吹入颗粒分散室，再经过旋转接头和通气搅拌器通入高导热铝合金熔体中进行多重分散，并在振动除气后进行压铸成形；所述高熵合金颗粒为由Al、Fe、Cu、Co、Cr、Ni、Ti、Si、Mg中的至少四种元素组成；所述高导热铝合金的主要成分为Si 0.5-7.0wt%、Fe 0.05-1.0wt%、Mg 0.01-3.0wt%、Ni 0.01-2wt%、Cu 0.01-1.0wt%，余量为Al；或者所述高导热铝合金的主要成分为Si 3-5wt%、Fe0.4-0.7wt%、Mg 0.3-1.0wt%、Ni 0.01-2wt%、Cu 0.01-1.0wt%，以及少量Ti、Sn、Zn、Cr元素，余量为Al；所述高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的密度在2.7-3.7g/cm³之间，拉伸强度在200-320MPa之间，导热系数在130-170W/（m•k）之间。

2.如权利要求1所述的高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述气体分散搅拌装置包括颗粒分散室（6）、变截面通管（7）、软管（8）、旋转接头（9）、传动结构（10）、电机（11）、通气搅拌器（14）；气瓶（3）与软管（8）之间连接有颗粒分散室（6），颗粒分散室（6）的顶部与装有高熵合金颗粒（4）的颗粒料室（1）连接；颗粒分散室（6）的底部与变截面通管（7）的较粗端连通，变截面通管（7）的较细端设于软管（8）内，软管（8）与旋转接头（9）相连，旋转接头（9）与通气搅拌器（14）相连，通气搅拌器（14）通过传动结构（10）由电机（11）驱动，通气搅拌器（14）下端置于铝合金熔体内；通过变截面收口将气体压力增大，使少量高熵合金粉末在狭长的收口处加压、旋转、喷射，将团聚的颗粒充分打散分散混入惰性气体当中，高熵合金随惰性气体引入熔体时，气体也会在旋转搅拌条件下被打散，被分散的气体进一步将高熵合金颗粒分散，气泡进入熔体内部时破裂时产生强大的压力也会进一步增加高熵合金颗粒的分散，单独散开的高熵合金颗粒与铝熔体界面接触扩散面积大，充分润湿，最大限度的避免团聚，同时机械搅拌带来的熔体对流也会促进高熵合金的分散，在这些多重分散作用的基础上，实现高恼合金颗粒在整个熔体内宏观与微观的混合与均匀分散，解决团聚与分布不均问题。

3.如权利要求1所述的高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述的高熵合金颗粒为AlCoCrFe系、AlCoCrFeNi系、AlSiTiCuNi、AlTiNiCu系、AlSiTiCr系、AlSiFeNiCu系高熵合金。

4.如权利要求1-3任意一项所述的高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：将四种或四种以上的金属粉末按照摩尔原子比和质量分数，计算出各成分含量并称量、混粉，混合均匀后抽真空，并在氩气保护下进行机械合金化，合金化时间为10-72h；转速为150r/min-500r/min，过程控制剂为无水乙醇，温度为室温，合金化完成后过筛获得高熵合金颗粒，高熵合金颗粒的粒径分布为1-500μm；

步骤2）：将高熵合金颗粒在60-150℃条件下预热20-90min，将铝合金加热熔化至680-780℃，利用气体分散搅拌装置通过惰性气体气体将预热的高熵合金颗粒加入到铝基体熔体中，搅拌速度为100-500r/min，完全吹入后继续旋转喷吹搅拌5-30min，得到混合熔体，静置后在620-720℃条件下进行超声振动或机械振动分散除气处理，得到颗粒增强铝合金熔体；

步骤3）：将颗粒增强铝合金熔体倒入模具压射室成型，模具温度150-250℃。

5.如权利要求2所述的高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述颗粒料室（1）与颗粒分散室（6）之间设有颗粒流量控制阀（5）；所述气瓶（3）与颗粒分散室（6）之间设有气体流量控制阀（2）。

6.如权利要求4所述的高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中超声振动的频率为20kHZ，机械振动的频率为50Hz，处理时间均为3-20min。