[发明专利]高导热AlSi合金制备方法

说明书

本发明涉及一种高导热AlSi合金制备方法，备料：按照合金成分配比准备原料；熔解：将纯铝锭置于熔炼炉中升温熔解形成铝液；将熔炼炉中铝液转入到合金炉中，温升至760℃‑780℃，加入Al‑50Si中间合金；待完全熔解后均匀搅拌10‑30min，搅拌过程中温度保持不变变质处理：扒去铝液表面浮渣，将铝液温度升至770℃，加入Al‑10Sr中间合金变质剂；细化处理：将合金炉内铝液温度控制在770℃，加入Al‑3Sc中间合金；热处理：先在1小时内逐步升温至240‑255℃，保温0.5小时，再在1小时内逐渐升温至335‑350℃，保温时间为2小时，随后随炉冷却到室温。本发明通过在熔体精炼、变质细化和人工时效热处理等方面进行工艺集成创新改进，制备出综合性能优良，热导率高的铝硅合金，具有重要推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种高导热AlSi合金制备方法，涉及材料制造技术领域。

背景技术

铝合金具有密度小、比强度高、导电/导热性良好、加工成形性好等诸多特点，被广泛应用于汽车、电子及通讯等领域。高导热是许多热交换领域对铝合金提出的一种特殊要求。通常，纯铝室温下的热导率较高，约为238w/(mK)，变形铝合金如6063的热导率也高达209 w/(mK)，但随着合金元素的增加，铝合金的热导率逐渐降低，且不同元素对合金热导率的影响大不相同。金属材料导热、导电的物理本质都是自由电子运动起主导作用。理论上，金属的晶体越完整，异种原子等引起的晶格畸变、晶界等缺陷越少，则电子运动的阻碍越小，导电性能越好。铝合金的导热特性与组织中的晶格畸变程度、缺陷、杂质、相组成及分布等有关。在合金中，当元素以固溶的形式加入时会使得晶格发生畸变，当合金元素以第二相的形式存在时又会引入新的界面，两种情况下均增大电子的散射，减小电子的平均自由程，使得铝合金的导热和导电能力下降。尽管添加合金元素均使得纯Al的热导率下降，但不同元素对合金热导率的影响大不相同，例如少量的Sb、Cd及Bi等元素对纯Al热导率的影响并不明显，而Cr、Li、Mn等元素的加入显著降低纯Al的热导率，而常见合金元素Si、Mg、Cu等的影响居中。

现有的铝合金导热性能研究主要集中在变形铝合金，以及高硅铝、铝－碳化硅、铝－金刚石、铝－石墨片/碳纳米管等新兴复合材料方面。然而，对于汽车、电子及通讯等领域结构复杂且壁厚不均匀的产品，则通常需要采用铸造铝合金。然而对铸造铝合金而言，为了保证合金的充型性能及力学性能等，通常又必须添加较多的合金元素。与纯Al及变形铝合金相比，导热性能下降较多。因此，急需开发既能实现批量压铸成形，又具有优良力学性能的铸造铝合金材料，以满足要求日益苛刻的汽车、电子通讯等行业的需求。

铸造铝合金主要是铝硅合金，其中的硅可提高合金流动性，有利于复杂形状的压铸产品成型，但随着硅含量的提高，合金力学性能随之下降。这主要是因为硅在α-Al基体中的固溶度增加，且随着硅含量的进一步增加，组织中的共晶硅数量增加，尺寸变得粗大；未经过变质处理的合金，其初晶Si都是以板片状存在，严重割裂了基体，使合金的塑韧性显著降低；板块与板块之间的结合很弱，导致合金加工性能变差，失去了使用价值。为了保持Al-Si合金的固有优点，又能使其强度性能、塑韧性和导热性能均大幅度提高，必须精确控制合金化元素加入量、变质细化处理工艺以及热处理工艺。

当前，高导热AlSi铝合金开发的难点在于，合金必须同时满足流动性、加工成形性、力学性能和导热性能的多种要求。目前采用常规生产主要通过降低少量硅含量，牺牲一部分流动性性能，以提高合金的导热性能，如典型的A356、AlSi8牌号铝合金；也可采用Al-10Sr中间合金对共晶硅进行变质处理，以提高合金的导热与力学性能；或添加Al-B合金，净化Ti、V等杂质元素，从而提高合金的导热性能。但这些措施只能使铝硅合金热导率达到175W/（m.k）左右，难以满足热导率达195W/（m.k）以上的高导热要求；此外，由于B元素极容易氧化，产生氧化物杂质以及比重偏析，进而产品的导热性能不能稳定保持，很不利于产品精密压铸成型。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高导热AlSi合金制备方法，本发明的技术方案是：

一种高导热AlSi合金制备方法，包括以下步骤