一種鋁合金及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鋁合金及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁合金加工性能好，尤其是亞共晶鋁硅合金，不僅加工性能好，而且比重輕，表面 美觀且耐腐蝕，鑄造性能好，制品綜合力學(xué)性能好，熱處理后強(qiáng)度可以大幅度提高，是優(yōu)良 的鑄造鋁合金，可用于制作形狀復(fù)雜的部件，在許多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著電子產(chǎn)品向 輕薄化和多功能化的方向發(fā)展，對(duì)散熱性能的要求越來越高，因此，高熱導(dǎo)率鑄造鋁合金具 有重要的應(yīng)用前景。
[0003] 電子產(chǎn)品通常需要復(fù)雜精密的結(jié)構(gòu)件，因此壓鑄合金成為常用的結(jié)構(gòu)件。然而，目 前最常用的壓鑄鋁合金是ADC12,該合金具有良好的鑄造性能、機(jī)械強(qiáng)度及耐蝕性能，因此 得到廣泛應(yīng)用。但該合金的熱導(dǎo)率較低，只有92WAm·K)，不能滿足現(xiàn)有電子產(chǎn)品散熱要 求。
[0004] 綜上，開發(fā)一種既具有優(yōu)良的機(jī)械性能又具有高導(dǎo)熱系數(shù)的鑄造鋁合金具有重要 應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金，該鋁合金不僅具有良好的綜合機(jī)械性能，而 且具有高的導(dǎo)熱性能。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種鋁合金，以該鋁合金的總量為基準(zhǔn)， 以重量百分比計(jì)，該鋁合金含有以下元素：

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種鋁合金，以該鋁合金的總量為基準(zhǔn)， 以重量百分比計(jì)，該鋁合金含有以下元素：
[0010]
[0011]
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種鋁合金的制備方法，該方法包括將 鋁合金原料先后進(jìn)行熔煉和鑄造，其中，所述鋁合金原料的組成使得得到的鋁合金為本發(fā) 明提供的鋁合金。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明提供了所述鋁合金作為導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明提供的鋁合金顯示出良好的綜合機(jī)械性能，不僅具有較高的強(qiáng)度和硬度， 而且具有較高的延伸率，同時(shí)還具有良好的鑄造性能。本發(fā)明的鋁合金通過壓鑄工藝能夠 被加工成具有各種形狀和厚薄的結(jié)構(gòu)元件。更重要的是，本發(fā)明提供的鋁合金具有良好的 導(dǎo)熱性能，導(dǎo)熱系數(shù)一般為llOWAm·K)以上，優(yōu)選條件下能夠達(dá)到130WAm·K)以上，甚 至能夠達(dá)到140WAm·K)以上。
[0015] 本發(fā)明提供的鋁合金適于作為對(duì)導(dǎo)熱性能要求較高的結(jié)構(gòu)材料，特別是作為電子 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以該鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，該鋁合金含有 以下元素：

[0019] 本發(fā)明的鋁合金含有硅元素（Si)。硅元素的主要作用是改善鋁合金的流動(dòng)性，此 外，硅晶粒的化學(xué)穩(wěn)定性好且具有較高的硬度（HV870-1050)，隨鋁合金中硅元素含量的增 加，能夠提高合金的抗拉強(qiáng)度及硬度，使鋁合金具有比純鋁更高的耐蝕性和耐磨性。但是， 鋁合金中硅元素含量過高時(shí)，對(duì)鋁合金的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以 鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，硅元素的含量為4-9%，優(yōu)選為5-7%。
[0020] 本發(fā)明的鋁合金含有銅元素（Cu)。銅元素在鋁合金中主要用于改善機(jī)械強(qiáng)度及 抗腐蝕性能。Cu加入到Al-Si合金中會(huì)形成α固溶體、CuA12和Si相。α相分別與CuA12 和Si構(gòu)成兩相共晶體，同時(shí)這三個(gè)相又可共同構(gòu)成三相共晶體。當(dāng)銅作為強(qiáng)化相固溶于鋁 基體中或以顆粒狀化合物存在時(shí)，可顯著提高鋁合金的強(qiáng)度和硬度。但是，過量銅會(huì)降低鋁 合金的導(dǎo)熱性能。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，銅元素 的含量為0.5-1. 5重量％。
[0021] 本發(fā)明的鋁合金含有鐵元素（Fe)。鐵最主要的有益作用是減少粘模，與Si和A1 形成Al-Si-Fe系晶析物，有助于分散強(qiáng)化。以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鐵元 素的含量為〇. 3%以上時(shí)，可以發(fā)揮上述效果。優(yōu)選地，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分 比計(jì)，鐵元素的含量為〇. 5%以上。但是，在鐵元素的含量過高時(shí)，則會(huì)對(duì)鋁合金的機(jī)械性 能和導(dǎo)熱性能產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比 計(jì)，鐵元素的含量為1%以下，優(yōu)選為0.9%以下。
[0022] 在鋁合金中添加稀土元素（RE)可以細(xì)化晶粒，減少氣體和夾雜，改善流動(dòng)性和鑄 造工藝性。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選含有稀土元素。一般地，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以 重量百分比計(jì)，稀土元素的含量為0. 01 %以上。但是，在鋁合金中稀土元素的含量過高時(shí)， 會(huì)對(duì)鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總 量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，稀土元素的含量為0. 1 %以下，優(yōu)選為0. 08%以下，更優(yōu)選為 0.05%以下。本發(fā)明對(duì)于所述稀土元素的種類沒有特別限定，所述稀土元素可以為Y、Sc、 La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu中的一種或兩種以上。
[0023] 在鋁合金中引入少量鎂（Mg)可以細(xì)化晶粒，顯著提高合金強(qiáng)度、硬度，減少粘模 的傾向，使壓鑄件表面光滑。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選含有鎂元素。一般地，以鋁合金的總 量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鎂元素的含量為0.05%以上，優(yōu)選為0. 1%以上。但是，過量鎂 元素的存在會(huì)明顯降低鋁合金的導(dǎo)熱性能。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)， 以重量百分比計(jì)，鎂元素的含量為0. 5 %以下，優(yōu)選為0. 4%以下。
[0024] 在鋁合金中引入少量鍶元素（Sr)和/或鈦元素（Ti)可以起到細(xì)化晶粒的作用， 改善鋁合金的塑性變形能力。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選含有鍶元素和/或鈦元素。一般地， 以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鍶元素的含量為〇. 005%以上，優(yōu)選為0. 01%以 上。以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鍶元素的含量為0. 05%以下，優(yōu)選為0. 03% 以下，更優(yōu)選為0.02%以下。以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鈦元素的含量為 0. 05%以上，優(yōu)選為0. 1 %以上。以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鈦元素的含量為 0. 3%以下，優(yōu)選為0. 2%以下。
[0025] 在鋁合金中引入少量硼元素（B)也可以起到細(xì)化晶粒的作用，同時(shí)還能進(jìn)一步改 善鋁合金的導(dǎo)熱性能。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選含有硼元素。一般地，以鋁合金的總量為 基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，硼元素的含量為0. 005 %以上，優(yōu)選為0. 01 %以上。以鋁合金的總 量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，硼元素的含量為0.05%以下，優(yōu)選為0.03%以下，更優(yōu)選為 0. 02%以下。
[0026] 在鋁合金中引入適量的鋅元素（Zn)能夠改善鋁合金的機(jī)械性能和鑄造性能。根 據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選含有鋅元素。一般地，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鋅 元素的含量為〇. 1 %以上，優(yōu)選為〇. 5%以上。但是，過量鋅元素的存在會(huì)對(duì)鋁合金的導(dǎo)熱 性能產(chǎn)生不利影響。以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鋅元素的含量為10%以下， 優(yōu)選為8 %以下。
[0027] 優(yōu)選地，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，本發(fā)明的鋁合金含有選自稀土 元素、鎂、鍶、鈦、鋅和硼中的一種或兩種以上元素。更優(yōu)選地，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重 量百分比計(jì)，本發(fā)明的鋁合金含有以下元素中的一種或兩種以上，
[0028]
[0029]

[0030] 在鋁合金中引入鉻（Cr)和鋯（Zr)也能起到細(xì)化晶粒的作用，但是鉻和鋯會(huì)對(duì)鋁 合金的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分 t匕，鉻元素的含量為0. 1 %以下，優(yōu)選為0. 05%以下，更優(yōu)選為0. 02%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.01%以下。根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比，鋯元素的含量 為0. 1 %以下，優(yōu)選為0. 05%以下。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的鋁合金，以鋁合金的總量為基準(zhǔn)，以重量百分比計(jì)，鋰元素的含