[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

说明书

本发明公开了一种高导热高强度颗粒增强铸造铝合金及其制备方法。本发明采用气体分散搅拌的方式增强合金颗粒以将质量百分比0.1‑10％的比例加入到铝合金熔体中充分分散，振动除气，之后采用压铸工艺制备高导热高强度颗粒增强铸造铝合金成型件；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，所述铝合金熔体为高导热铝合金。高熵合金颗粒具有较好的结构热稳定性，在铝合金熔体中扩散慢造成α铝基体的晶格畸变小，也不会大量生成金属间化合物，在不大幅降低导热系数的条件下，提高材料的硬度和强度。

技术领域

本发明涉及一种轻质高导高强高熵合金颗粒增强铸造铝合金及其制备工艺，属于铝基复合材料制造技术领域。

背景技术

铝基复合材料具有质量轻、比强度高、耐磨等优点，在航空航天、汽车、电子、交通运输等领域具有广阔的应用背景，尤其对高强高韧高导热铝合金材料的需求日益强烈，推动了铝基复合材料的发展。而传统非金属增强相增强铝基复合材料存在诸多方面的问题，如陶瓷颗粒和纤维增强体与铝基体之间浸润性差、界面结合不良、服役过程中界面容易开裂诱发材料失效等。而高熵合金是一种由五种及五种以上元素构成的新型多主元合金，具有许多区别于传统合金的组织和性能，源于金属与金属之前天然的界面结合特性，高熵合金与铝基体的界面润湿性与界面相容性很好，可以代替非金属增强体解决与金属基体之间浸润性差、界面结合不良等问题。采用液态搅拌法在制备成型大尺寸复合材料方面有较大的优势，但采用液态搅拌法将高熵合金颗粒均匀分散混入基体中存在较大的难度，高熵合金颗粒具有大的比表面积，采用常规的搅拌加粉方式，并不能与高温下的合金熔体很好的润湿，即便将高熵合金颗粒包住压入合金熔体内部进行搅拌，颗粒在熔体中分散并不均匀，颗粒与合金熔体接触并不充分，润湿存在问题，同时细小的高熵合金颗粒受表面张力的影响，也是倾向于飘在熔体的表面，机械搅拌也只是一种偏宏观的分散方式，其微观分布并不均匀，其凝固组织中会存在大量的颗粒粉块被包裹凝固的现象存在，这对复合材料的微观均匀性和组织性能的提高造成了阻碍，尤其当高熵合金加入成分比例较多时，搅拌分布均匀变得异常困难，凝固组织中颗粒团聚异常明显，从而导致复合材料综合性能的下降。

同时，随着通讯、微电子行业向高集成、高功率的发展，对高强度高导热铝合金的需求越来越大。一般来说铝合金中合金元素越多，晶格畸变越严重，材料的导热性能越差，现有的高导热铸造铝合金的强度一般较低，很难应用于目前强度较高的超薄产品，如智能手机或平板电脑外壳、支架等。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于压铸的高强度铝合金材料和制备方法，其具有较高的强度、导热性和耐腐蚀性

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：高熵合金颗粒在高导热铝合金基体中的分散均匀性问题、高导热铝合金强度低等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高导热高强度颗粒增强铸造铝合金的制备方法，采用气体分散搅拌的方式增强合金颗粒以将质量百分比0.1-10％的比例加入到铝合金熔体中充分分散，振动除气，之后采用压铸工艺制备高导热高强度颗粒增强铸造铝合金成型件；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，所述铝合金熔体为高导热铝合金。

优选地，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180-320MPa之间，导热系数在130-170W/(m·k)之间。

优选地，所述高导热铝合金为纯铝、Al-Si系合金、Al-Mg系合金或AlSiFeMg系合金，高导热铝合金的主要成分为Si 0.5-6wt％、Fe 0.05-1wt％、Mg 0.01-3wt％、Ni 0.01-2wt％、Cu 0.01-1wt％，以及少量Ti、Sn、Zn、Cr元素，余量为Al。