CN101928864A - 一种具有高导热性能的稀土铝合金 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有高导热性能的稀土铝合金。其是在6063铝合金中加入镧和钇组成的混合稀土元素RE形成稀土铝合金，其中，6063铝合金中各元素占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：Mg的重量百分比为0.45％～0.8％，Si的重量百分比为0.25％～0.6％，Fe的重量百分比＜0.35％，Cu的重量百分比＜0.1％，Zn的重量百分比＜0.1％，Ti的重量百分比＜0.1％；混合稀土元素RE占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：0.1％～0.5％，其中混合稀土RE的组分中镧重量百分比为：5％～80％，钇的重量百分比为1％～20％。稀土铝合金中处上述元素外，其余为Al。本发明通过加入一定量的混合稀土，不仅提高了铝合金的导热率，也提高了合金的塑性成形性能和加工性能。
Description
技术领域：
本发明涉及金属合金技术领域，尤其是指一种具有高导热性能的稀土铝合金。
背景技术：
在能源日益紧缺和全球气候变暖，各国都在寻求发展“低碳经济”的背景下。作为能耗大户之一的照明光源成为社会关注的焦点，有关研究表明，传统光源的能源利用率较低，只能将5％的电能转换成光能，能源浪费严重。而发光二极管(LED)具有耗能低、寿命长、无辐射、环保、耐候性好等突出优点，被称为新一代绿色环保光源。在同样的亮度下，比白炽灯节能80％以上，与荧光灯相比节能50％以上。早在2008年欧盟春季首脑会议上，欧盟各国已经达成共识，决定逐步采用新光源取代白炽灯，以减少温室气体排放。在我国，有关部门也颁布了相关规定，全面推广高效节能照明产品。在国家“半导体照明工程”的推动下，目前我国LED产业已经形成了包括LED外延片的生产、LED芯片制备、LED芯片封装以及LED产品应用在内的较为完整的产业链，产品技术研发、工程应用方面得到快速发展。LED的应用领域已经从最初的电器指示灯、LED显示屏发展到LED背光源、景观照明、室内装饰等其他领域。在新兴应用市场不断出现的带动下，近年来LED市场规模快速提升，成为新的经济增长点。
虽然，LED市场前景看好，发展迅速，但由于LED光源对热敏感，若无法将LED发光时产生的热量有效导出，LED的P-N结结面温度(以下简称结温)过高，将会导致发光效率严重下降，寿命也大幅缩短。据有关资料分析，大约有70％的LED故障是由于结温过高引起的。而且，随着芯片技术的日益成熟以及大功率LED的需求不断扩大，单一的LED芯片输入功率不断增大，LED器件的热问题越来越严重，因此如何防止LED工作温度过高也就益加重要，“散热”已经成为大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术难题之一。
LED产生的热量需靠散热器向外散发，以降低其工作温度。有关研究表明，LED产生的约90％热量是通过热传导的方式向外扩散。正因为LED高度依赖传导散热，所以作为LED产品的散热系统的关键部件——散热器，其制造材料需要有优良的导热性能。
目前，在LED市场快速增长的带动下，散热材料的需求量剧增，性能要求也越来越高。到目前为此，虽然相关研究人员为LED散热做了许多有益的探索，但大多是从外观上、结构上改进散热器，虽取得了一定的成果，但优良的LED光源散热器用基础材料仍然缺乏。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既可提高铝合金的导热率，又可提高合金的塑性成形性能和加工性能的具有高导热性能的稀土铝合金。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：在6063铝合金中加入镧(La)和钇(Y)组成的混合稀土元素RE形成稀土铝合金，其中，6063铝合金中各元素占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：Mg的重量百分比为0.45％～0.8％，Si的重量百分比为0.25％～0.6％，Fe的重量百分比＜0.35％，Cu的重量百分比＜0.1％，Zn的重量百分比＜0.1％，Ti的重量百分比＜0.1％；混合稀土元素RE占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：0.1％～0.5％，其中混合稀土RE的组分中镧(La)重量百分比为：5％～80％，钇(Y)的重量百分比为1％～20％。；稀土铝合金中处上述元素外，其余为Al。
所述的混合稀土元素RE占稀土铝合金总量的较佳重量百分比分别为：0.2％～0.3％。
本发明通过加入一定量的混合稀土，可作为精炼剂对熔体具有除气的作用，大大减少组织中的针孔率；稀土的加入还可降低铝合金中杂质的含量，加强了合金化程度，使合金组织致密；在铝合金熔体中加入适量稀土对铝合金铸态组织具有变质作用，能与Fe和Si等合金元素形成过渡性化合物REFe2和RESi等，有效控制过剩元素的固溶度。因而，稀土的加入不仅提高了铝合金的导热率，也提高了合金的塑性成形性能和加工性能。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，采用传统的铝合金冶炼工艺制备Al-Mg-Si-RE铝合金，具体分两步：首先以纯Al(纯度达到99.99％)、混合稀土La-Y为原料，采用对掺法在中空感应电炉中进行熔炼，铸造，制备Al-5.3RE中间合金；然后将纯Al(纯度达到99.99％)、细粉状态的纯Si(纯度达到99.99％)一起放入熔炼炉进行熔炼，熔炼温度为750℃，等到纯Al和细粉状态的纯Si完全溶化后，往熔体中加入纯镁(纯度达到99.99％)，充分搅拌均匀后，再加入Al-5.3RE中间合金，搅拌均匀，向熔体中通入N2-Cl2混合气体精炼除气，扒渣，最后将溶液注入到容积为100×90×36(mm3)的长方形模具中，冷却3～5分钟，制成Al-Mg-Si-RE稀土铝合金。下为几个较佳实施例配方与传统铝合金的导热率的对比：
合金配方(单位：g)
注：(1)每个铸锭的总质量为1600g
(2)烧损率为Al-3％，Mg-12％，Si-1％，中间合金Al-5.3RE不考虑烧损
(3)Al-5.3RE中间合金表示：混合稀土RE(包括La和Y)占中间合金的重量百分数为5.3％
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之组份、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种具有高导热性能的稀土铝合金，其特征在于：在6063铝合金中加入镧(La)和钇(Y)组成的混合稀土元素RE形成稀土铝合金，其中，6063铝合金中各元素占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：Mg的重量百分比为0.45％～0.8％，Si的重量百分比为0.25％～0.6％，Fe的重量百分比＜0.35％，Cu的重量百分比＜0.1％，Zn的重量百分比＜0.1％，Ti的重量百分比＜0.1％；混合稀土元素RE占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：0.1％～0.5％，其中混合稀土RE的组分中镧(La)重量百分比为：5％～80％，钇(Y)的重量百分比为1％～20％。；稀土铝合金中除上述元素外，其余为Al。
2.根据权利要求1所述的一种具有高导热性能的稀土铝合金，其特征在于：所述的混合稀土元素RE占稀土铝合金总量的重量百分比分别为：0.2％～0.3％。
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