CN108165842A - 一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法 - Google Patents
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Abstract
一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法，该铝合金的成分及质量百分比为：Si 6.6～7.4%，Mg 0.15～0.25%，Ti 0.03～0.05%，Cr 0.05～0.1%，Yb 0.01～0.02%，Te 0.01～0.03%，Be 0.05～0.1%，Fe≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素。压铸方法包括配料、熔炼铝合金液、制备半固态浆料、半固态压铸和固溶时效热处理。本发明通过优化Si、Mg主合金元素的含量、细化α‑Al晶粒、变质富Fe相和共晶Si相，使铝合金具有高导热、高强度和优良的半固态压铸成形性能，适合于半固态压铸各种对散热性能要求较高的零部件，如无线通讯基站壳体、散热基板、电子设备外壳、电器发热盘等。
Description
技术领域
本发明属于铝合金压铸技术领域，具体是涉及一种半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法。
背景技术
铝合金具有质量轻、强韧性好、耐腐蚀以及特有的金属光泽等特性，广泛应用于电子电器、通讯器材、照明器件、电动工具、新能源汽车等领域，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等电子产品的外壳，LED灯的散热背板和灯罩，无线通讯基站的散热基板、滤波器和机柜外壳，电饭煲、电磁炉、热水器的发热盘，新能源汽车的动力电池外壳、控制电源机箱、驱动电机外壳等。随着各种发热器件功率的不断增大，为了满足发热器件的散热要求，对铝合金的导热性能也要求越来越高。
半固态压铸是对由球形固相晶粒悬浮于液相组成的半固态浆料进行压铸成形的技术，由于半固态浆料不同于传统枝晶凝固形成的固液混合浆料，因此半固态压铸技术具有如下优点：（1）由于半固态浆料具有很好的流动性，半固态压铸可以成形各种形状复杂的零部件；（2）由于半固态浆料的粘度高于液态金属，半固态压铸可以避免充型时金属的飞溅而卷入气体，半固态压铸件可以做热处理进一步提高其力学性能；（3）由于半固态浆料的温度低于液态金属，半固态压铸的充型温度低，可以减轻对压铸模的热冲击，提高压铸模的使用寿命；（4）由于半固态浆料已经具有部分的固相晶粒，半固态压铸的凝固收缩率小，可以避免缩孔、疏松、粘模等缺陷，获得壁厚更薄、组织更加致密、力学性能更高的各类零部件。
半固态压铸所具有的独特技术优势，非常适合于生产电子电器、通讯器材、照明器件、电动工具、新能源汽车等领域的各种铝合金散热零部件。但现有半固态压铸用铝合金主要是A356、ADC12等牌号的Al-Si系铸造铝合金，这些牌号的铸造铝合金由于Si元素含量较高，因此具有很好的铸造流动性和机械加工性能，但导热性能普遍较差，如A356铸造铝合金的导热系数最高只有120W/(m·K)，而ADC12铸造铝合金的导热系数最高只有100W/(m·K)，导致这些牌号的铸造铝合金很难满足各种发热器件的快速散热功能要求。
在变形铝合金加工领域常用的Al-Mg-Si系铝合金，典型牌号有6061、6063等。这些牌号变形铝合金由于Si含量通常小于0.8%，Mg含量通常小于1.2%，因而具有很好的导热性能，其导热系数通常高于180W/(m·K)，其中6061铝合金的导热系数可达185W/(m·K)，而6063铝合金的导热系数可达190W/(m·K)。这些牌号的变形铝合金虽然具有很好的导热性能，但是由于Si含量较低，导致这些牌号的变形铝合金的铸造流动性很差，无法满足半固态压铸的工艺要求，只适合于挤压、轧制、锻造等塑性加工方法。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种能够满足半固态压铸各种散热器铝合金零部件生产需要的半固态压铸高导热铝合金及其压铸方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述半固态压铸高导热铝合金，其特点是：该铝合金采用半固态压铸技术制成，且由以下质量百分比的成分组成：Si 6.6～7.4%，Mg 0.15～0.25%，Ti 0.03～0.05%，Cr0.05～0.1%，Yb 0.01～0.02%，Te 0.01～0.03%，Be 0.05～0.1%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。
本发明所述半固态压铸高导热铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在700～750℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的6.6～7.4%的速溶硅、0.15～0.25%的镁锭、0.3～0.5%的Al10Ti合金、1～2%的Al5Cr1Yb合金、0.2～0.6%的Al5Te合金和1～2%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，采用超声波振动法，在超声波振动频率为40～50赫兹、超声波振动时间为20～30秒条件下，将铝合金液制备成温度为620～640℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为100～150℃、压射速度为0.5～1米/秒、压射比压为60～80MPa、增压压力为90～120MPa和保压时间为4～6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在520～530℃固溶处理12～14小时，水淬后，在175～185℃时效处理6～8小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金，该半固态压铸高导热铝合金的导热系数大于160W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明通过降低Si、Mg的含量提高半固态压铸铝合金的导热性能，再通过细化球化α-Al晶粒、细化变质富铁相和共晶Si相，进一步提高半固态压铸铝合金的流动性、强度和塑性，使半固态压铸铝合金具有高导热、高强度和优异的半固态压铸性能；
（2）本发明通过优化铝合金半固态浆料的制备工艺和半固态压铸工艺，获得晶粒平均直径小于50微米、晶粒平均球形度大于0.8的铝合金半固态浆料，进一步提高铝合金的半固态压铸性能，满足各种形状复杂散热器零部件的半固态压铸要求；
（3）本发明半固态压铸高导热铝合金的导热系数大于160W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%，具有导热性能好、强度高和塑性好的优点，适合于半固态压铸各种对散热性能要求较高的铝合金零部件，如电子产品外壳、无线通讯基站壳体、电器发热盘、新能源汽车的动力电池外壳等。
具体实施方式
下面对本发明所述半固态压铸高导热铝合金的成分组成意义和含量范围限定理由进行说明。
本发明所述的半固态压铸高导热铝合金，由以下质量百分比的成分组成：Si 6.6～7.4%，Mg 0.15～0.25%，Ti 0.03～0.05%，Cr 0.05～0.1%，Yb 0.01～0.02%，Te 0.01～0.03%，Be 0.05～0.1%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。
Si在铝合金中能与Al形成Al+Si共晶液相，提高铝合金的压铸流动性，同时还能提高铝合金的强度和机械加工性能。Si含量越高，共晶液相越多，铝合金的压铸流动性越好，但铝合金的导热性能和塑性会逐渐下降。Si含量低于6.6%时，铝合金的流动性满足不了半固态压铸的工艺要求，而Si含量超过7.4%时，铝合金的导热性能会出现显著下降，导热系数达不到所需的160 W/(m·K)。因此，为了保证铝合金具有足够的压铸流动性和导热性能，Si含量选择在6.6～7.4%。
Mg在半固态压铸铝合金中能与Si形成Mg2Si强化相，增强半固态压铸铝合金的强度，Mg含量越高，半固态压铸铝合金的强度也越高，但导热性能会逐渐下降。Mg含量低于0.15%，半固态压铸铝合金的强度达不到260MPa，Mg含量超过0.25%，会导致铝合金的导热性能出现显著下降，导热系数达不到所需的160 W/(m·K)。因此，为了保证半固态压铸铝合金的强度和导热性能，Mg含量选择在0.15～0.25%。
Ti在半固态压铸铝合金中主要起到细化α-Al晶粒的作用，改善铝合金的组织成分均匀性，提高半固态压铸铝合金的流动性、强度和塑性。Ti含量小于0.03%，晶粒细化效果不明显。Ti含量越高，晶粒细化效果越好，但Ti含量超过0.05%时，也会导致铝合金的导热性能显著下降。因此，Ti含量选择在0.03～0.05%。
Cr、Yb是以Al5Cr1Yb合金形式加入到半固态压铸铝合金中，主要作用是细化变质富Fe相。Fe是铝合金中不可避免的杂质元素，在铝合金中通常以粗大针状富Fe相形式分布在铝合金基体中，粗大针状富Fe相会严重割裂铝合金基体，是导致传统铸造铝合金强度偏低、特别是塑性较低的主要原因。发明人通过大量实验研究后发现，单独添加Cr元素或Yb元素对粗大针状富Fe相的生长都有抑制作用，但都无法完全消除粗大针状富Fe相。研究发现，当复合添加0.05～0.1%的Cr元素和0.01～0.02%的Yb元素，且Cr与Yb的质量比为5:1时，通过Cr与Yb的交互作用对富Fe相进行细化变质，可以完全抑制富Fe相按针状方向生长，使富Fe相从粗大针状转变为细小均匀的颗粒状，消除富Fe相对铝合金强度和塑性的影响，显著提高半固态压铸铝合金的强度和塑性。Cr元素含量小于0.05%，或者Yb元素含量小于0.01%，或者Cr与Yb的质量比不是5:1时，都无法完全消除粗大针状富Fe相。因此，Al5Cr1Yb合金添加量选择1～2%，铝合金含有0.05～0.1%的Cr和0.01～0.02%的Yb。
Te在半固态压铸铝合金中主要作用是细化变质共晶Si相，提高半固态压铸铝合金的流动性、强度和塑性。共晶Si相在铝合金中通常是以粗大片状分布在铝合金基体中，这种粗大片状共晶Si相会严重割裂铝合金基体，是导致传统Al-Si系铸造铝合金强度低，特别是塑性低的重要原因。现有技术通常是添加Na或Sr元素来细化变质共晶Si相，但Na的细化变质效果不稳定，还容易引起“钠脆”问题，Sr虽有细化变质效果好的优点，但会导致铝合金熔体吸气。发明人通过大量实验研究后发现，Te元素是本发明半固态压铸铝合金共晶Si相的有效细化变质元素，可以避免传统Na、Sr元素存在的稳定性差、“钠脆”、吸气等问题。添加0.01～0.03%的Te元素，可使半固态压铸铝合金中共晶Si的形态从粗大片状转变为细小均匀的颗粒状或纤维状，显著提高半固态压铸铝合金的流动性、强度和塑性。
Be在半固态压铸铝合金中主要作用是促进α-Al晶粒的球化。α-Al晶粒的球形度越高，铝合金半固态浆料的流动性则越好，越适合于半固态压铸成形。传统的铝合金半固态浆料制备方法，主要通过加大搅拌转速或者延长搅拌时间等方法来获得球形度较高的α-Al晶粒。发明人通过大量实验研究后发现，Be元素是一种表面活性元素，添加0.05～0.1%的Be元素，可显著促进本发明半固态压铸铝合金α-Al晶粒的球化过程，在相同的制备工艺条件下，可使半固态压铸铝合金获得球形度更高的α-Al晶粒，显著提高半固态压铸铝合金的流动性。
下面对本发明所述半固态压铸高导热铝合金的压铸方法以及工艺参数限定理由进行说明。
本发明所述的半固态压铸高导热铝合金的压铸方法，其特点是包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅、99.95%的镁锭、Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金和Al5Be合金为原材料进行配料；
第二步：在700～750℃加热熔化铝锭，加入占原材料总重量为的6.6～7.4%的速溶硅、0.15～0.25%的镁锭、0.3～0.5%的Al10Ti合金、1～2%的Al5Cr1Yb合金、0.2～0.6%的Al5Te合金和1～2%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
铝合金的纯净度越高，导热性能也越好。Fe、Cu、Zn、Ni、Li、Mn、Zr、Sr、Sc、Er、Sn、Pb等元素是铝锭、速溶硅、镁锭中常见的杂质元素，这些杂质元素在铝合金中不仅会恶化铝合金的力学性能，更重要的是会降低铝合金的导热性能。因此，这些杂质元素必须严格进行控制。本发明通过选用纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅、99.95%的镁锭作为主要原材料，可将杂质元素Fe的含量控制在0.15%以下，Cu、Zn、Ni、Li、Mn、Zr、Sr、Sc、Er、Sn、Pb等杂质元素的单个含量小于0.05%、总量小于0.15%，确保半固态压铸铝合金获得高导热性能和优异的力学性能；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，采用超声波振动法，在超声波振动频率为40～50赫兹、超声波振动时间为20～30秒条件下，将铝合金液制备成温度为620～640℃的铝合金半固态浆料；
铝合金半固态浆料中α-Al晶粒的尺寸越小、球形度越高，铝合金半固态浆料的流动性越好，越有利于半固态压铸成形。因此，获得尺寸细小、球形度高的α-Al晶粒铝合金半固态浆料是实现半固态压铸的重要条件。发明人通过大量实验研究发现，在超声波振动频率为40～50赫兹、振动时间为20～30秒条件下，本发明半固态压铸铝合金可以获得平均直径小于50微米、平均球形度大于0.8的α-Al晶粒铝合金半固态浆料，这种铝合金半固态浆料具有优异的流动性，非常适合于半固态压铸成形；
第四步：在模具型腔温度为100～150℃、压射速度为0.5～1米/秒、压射比压为60～80MPa、增压压力为90～120MPa和保压时间为4～6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
半固态浆料是由球形α-Al晶粒与共晶液相组成，这种组织不同于传统枝晶凝固形成的固液混合浆料，决定半固态压铸的工艺参数与传统液态压铸的工艺参数也存在较大的不同。发明人对本发明半固态压铸铝合金的压铸工艺进行系统研究后发现，在模具型腔温度为100～150℃、压射速度为0.5～1米/秒、压射比压为60～80MPa、增压压力为90～120MPa和保压时间为4～6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金，可以避免充型过程产生飞溅而卷入气体和夹杂物，满足各种形状复杂、组织致密散热器零部件的压铸要求；
第五步：将半固态压铸铝合金在520～530℃固溶处理12～14小时，水淬后，在175～185℃时效处理6～8小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
半固态压铸铝合金的显微组织是由球形晶粒与共晶相组成，这与传统压铸铝合金的枝晶凝固组织不同，决定半固态压铸铝合金的热处理工艺与传统压铸铝合金的热处理工艺也存在较大的不同。发明人对本发明半固态压铸铝合金的固溶时效工艺进行系统研究后发现，在520～530℃固溶处理12～14小时，水淬后，在175～185℃时效处理6～8小时，随炉冷却后，半固态压铸铝合金可得到期望的导热性能和力学性能，即导热系数大于160 W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%。如果固溶时效工艺不在上述匹配范围内，半固态压铸铝合金均达不到期望的导热性能和力学性能。
下面再结合具体的实施例和对比例对本发明的技术方案作进一步的说明，以便更好的理解本发明的技术方案。
实施例1：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 6.6%，Mg 0.15%，Ti0.03%，Cr 0.05%，Yb 0.01%，Te 0.01%，Be 0.05%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在750℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的6.6%的速溶硅、0.15%的镁锭、0.3%的Al10Ti合金、1%的Al5Cr1Yb合金、0.2%的Al5Te合金和1%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为40赫兹、超声波振动时间为30秒条件下，将铝合金液制备成温度为640℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为100℃、压射速度为1米/秒、压射比压为80MPa、增压压力为120MPa和保压时间为6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在530℃固溶处理12小时，水淬后，在175℃时效处理8小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
实施例2：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7%，Mg 0.25%，Ti 0.04%，Cr 0.1%，Yb 0.02%，Te 0.02%，Be 0.09%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在725℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的7%的速溶硅、0.25%的镁锭、0.4%的Al10Ti合金、2%的Al5Cr1Yb合金、0.4%的Al5Te合金和1.8%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为45赫兹、超声波振动时间为25秒条件下，将铝合金液制备成温度为630℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为125℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为70MPa、增压压力为100MPa和保压时间为5秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在525℃固溶处理13小时，水淬后，在185℃时效处理6小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
实施例3：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7.4%，Mg 0.2%，Ti0.05%，Cr 0.075%，Yb 0.015%，Te 0.03%，Be 0.1%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在700℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的7.4%的速溶硅、0.2%的镁锭、0.5%的Al10Ti合金、1.5%的Al5Cr1Yb合金、0.6%的Al5Te合金和2%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为50赫兹、超声波振动时间为20秒条件下，将铝合金液制备成温度为620℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为150℃、压射速度为0.5米/秒、压射比压为60MPa、增压压力为90MPa和保压时间为6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在520℃固溶处理14小时，水淬后，在180℃时效处理7小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
对比例1：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7%，Mg 0.25%，Ti 0.04%，Te 0.02%，Be 0.09%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在725℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的7%的速溶硅、0.25%的镁锭、0.4%的Al10Ti合金、0.4%的Al5Te合金和1.8%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为45赫兹、超声波振动时间为25秒条件下，将铝合金液制备成温度为630℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为125℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为70MPa、增压压力为100MPa和保压时间为5秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在525℃固溶处理13小时，水淬后，在185℃时效处理6小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
对比例2：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7%，Mg 0.25%，Ti 0.04%，Cr 0.1%，Yb 0.02%，Be 0.09%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在725℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的7%的速溶硅、0.25%的镁锭、0.4%的Al10Ti合金、2%的Al5Cr1Yb合金和1.8%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为45赫兹、超声波振动时间为25秒条件下，将铝合金液制备成温度为630℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为125℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为70MPa、增压压力为100MPa和保压时间为5秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在525℃固溶处理13小时，水淬后，在185℃时效处理6小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
对比例3：
半固态压铸高导热铝合金由以下质量百分比的成分组成：Si 7%，Mg 0.25%，Ti 0.04%，Cr 0.1%，Yb 0.02%，Te 0.02%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。该半固态压铸高导热铝合金的压铸方法包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在725℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的7%的速溶硅、0.25%的镁锭、0.4%的Al10Ti合金、2%的Al5Cr1Yb合金和0.4%的Al5Te合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：用占原材料总重量0.5%的六氯乙烷对铝合金液进行精炼除气除渣，在超声波振动频率为45赫兹、超声波振动时间为25秒条件下，将铝合金液制备成温度为630℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为125℃、压射速度为0.7米/秒、压射比压为70MPa、增压压力为100MPa和保压时间为5秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在525℃固溶处理13小时，水淬后，在185℃时效处理6小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金。
按中华人民共和国国家标准GMN/T16865-2013，将实施例和对比例的半固态压铸铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2毫米/分钟，拉伸力学性能如表1所示。在实施例和对比例的半固态压铸铝合金上取样，在QETRUD型导热仪上测量铝合金的导热系数，检测结果如表1所示。在实施例和对比例的半固态压铸铝合金上取样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在OLYMPUS金相显微镜下采用等积圆直径法分析测量α-Al晶粒的平均直径，采用等效圆度法分析测量α-Al晶粒的平均球形度，检测结果如表1所示。
从表1可看到，本发明实施例1-3半固态压铸铝合金的导热系数大于160 W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%，α-Al晶粒的平均直径小于50微米、α-Al晶粒的平均球形度大于0.8。对比例1的半固体压铸高导热铝合金，由于没有添加Al5Cr1Yb合金对富Fe相进行细化变质处理，半固体压铸高导热铝合金的抗拉强度为223.7MPa，伸长率为4.5%。对比例2的半固体压铸高导热铝合金，由于没有添加Te元素对共晶Si相进行细化变质处理，半固体压铸高导热铝合金的抗拉强度为235.6MPa，伸长率为3.9%。对比例3的半固体压铸高导热铝合金，由于没有添加Be元素，半固体压铸高导热铝合金的晶粒平均直径为45微米，晶粒平均球形度为0.67。通过比较可以看到，本发明通过复合添加Cr、Yb元素细化变质富Fe相、Te元素细化变质共晶Si相和Be元素促进α-Al晶粒的球化，可以显著提供半固态压铸高导热铝合金的强度、塑性和半固态压铸性能。
本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
Claims (2)
1.一种半固态压铸高导热铝合金，其特征在于：该铝合金采用半固态压铸技术制成，且由以下质量百分比的成分组成：Si 6.6～7.4%，Mg 0.15～0.25%，Ti 0.03～0.05%，Cr 0.05～0.1%，Yb 0.01～0.02%，Te 0.01～0.03%，Be 0.05～0.1%，Fe ≤0.15%，余量为Al和不可避免的其它杂质元素，其中，Cr与Yb的质量比为5:1，其它杂质元素单个含量小于0.05%，总量小于0.15%。
2.一种半固态压铸高导热铝合金的压铸方法，该方法用于制备如权利要求1所述的铝合金，其特征在于包括以下步骤：
第一步：按照铝合金的成分质量百分比，选用Al10Ti合金、Al5Cr1Yb合金、Al5Te合金、Al5Be合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的速溶硅和99.95%的镁锭作为原材料进行配料；
第二步：在700～750℃加热熔化铝锭，然后加入占原材料总重量为的6.6～7.4%的速溶硅、0.15～0.25%的镁锭、0.3～0.5%的Al10Ti合金、1～2%的Al5Cr1Yb合金、0.2～0.6%的Al5Te合金和1～2%的Al5Be合金，搅拌熔化成铝合金液；
第三步：对铝合金液进行精炼除气除渣后，采用超声波振动法，在超声波振动频率为40～50赫兹、超声波振动时间为20～30秒条件下，将铝合金液制备成温度为620～640℃的铝合金半固态浆料；
第四步：在模具型腔温度为100～150℃、压射速度为0.5～1米/秒、压射比压为60～80MPa、增压压力为90～120MPa和保压时间为4～6秒条件下，将铝合金半固态浆料半固态压铸成铝合金；
第五步：将半固态压铸成的铝合金在520～530℃固溶处理12～14小时，水淬后，在175～185℃时效处理6～8小时，随炉冷却后得到半固态压铸高导热铝合金，该半固态压铸高导热铝合金的导热系数大于160W/(m·K)，抗拉强度大于260MPa，伸长率大于8%。
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