CN108611532A - 铝合金、铝合金-陶瓷复合材料 - Google Patents

铝合金、铝合金-陶瓷复合材料 Download PDF

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彭伟
吴文茜
吴帆
吴一帆
刘嘉逸
刘翔
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    • C22C21/08—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon

Abstract

本发明涉及铝合金及铝合金‑陶瓷复合材料。所述铝合金由以下质量分数的各成分组成：6％～10％硅，5％～10％镁，0.08％～1％铜，0.16％～0.5％锶，余量为铝以及不可避免的杂质。所述铝合金‑陶瓷复合材料包括铝合金和陶瓷基体，所述铝合金为上述铝合金。本发明铝合金中掺有硅、镁、铜和锶四种元素，元素间产生较好的协同作用，使获得导热性、塑性、强度和致密度等综合性能较优的铝合金，从而可以获得导热性和抗拉强度等综合性能较优的铝合金‑陶瓷复合材料。

Description

铝合金、铝合金-陶瓷复合材料
技术领域
本发明涉及金属材料，特别是涉及铝合金及铝合金-陶瓷复合材料。
背景技术
铝合金由于具有优异的铸造性能、良好的耐腐蚀性、高的强重比和铸件制造成本低、能够近终成型等特点，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。目前市场上常用的金属陶瓷复合材料用铝合金为铝硅系，一般含有少量的镁，但导热性和可塑性较差。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种导热性和可塑性较好的铝合金和铝合金-陶瓷复合材料。
一种铝合金，所述铝合金由以下质量分数的各成分组成：6％～10％硅，5％～10％镁，0.08％～1％铜，0.16％～0.5％锶，余量为铝以及不可避免的杂质。
一种铝合金-陶瓷复合材料，所述铝合金-陶瓷复合材料包括铝合金和陶瓷基体，所述铝合金为上述铝合金。
上述铝合金中掺有硅、镁、铜和锶四种元素。其中，铝合金中硅元素用于改善铝合金的流动性，同时防止硅形成硬质硅点，所以硅的质量分数控制在6％～10％；镁元素的质量分数较高，控制在5％～10％，以便润湿陶瓷，改善铝合金-陶瓷之间的润湿性能；铜元素用于改善金属/陶瓷之间的润湿性能，同时改善铝合金的塑性和强度；为了避免铜元素含量过高导致铝合金熔融收缩后尺寸不稳定，而将铜元素的质量分数控制为0.08％～1％；锶元素用于细化铝合金的晶粒，改善铝合金的导热性能、塑性和强度，因而将锶元素的质量分数控制为0.16％～0.5％。因此，通过控制铝合金中各元素的质量百分比，以产生更好的协同作用，获得导热性、塑性、强度和致密度等综合性能较优的铝合金及铝合金-陶瓷复合材料。
附图说明
图1为实施例1的铝合金的显微组织图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的铝合金、铝合金-陶瓷复合材料作进一步说明。
本发明提供的铝合金由以下质量分数的各成分组成：6％～10％硅，5％～10％镁，0.08％～1％铜，0.16％～0.5％锶，余量为铝以及不可避免的杂质。
其中，所述杂质在所述铝合金中的质量分数不超过0.2％，优选为0.05％～0.1％，用于保障铝合金的合金一致性。
本发明提供的铝合金-陶瓷复合材料包括铝合金和陶瓷基体，所述铝合金为上述铝合金。
上述铝合金中掺有硅、镁、铜和锶四种元素。其中，铝合金中硅元素用于改善铝合金的流动性，同时防止硅形成硬质硅点，所以硅的质量分数控制在6％～10％；镁元素的质量分数较高，控制在5％～10％，以便润湿陶瓷，改善铝合金-陶瓷之间的润湿性能；铜元素用于改善金属/陶瓷之间的润湿性能，同时改善铝合金的塑性和强度；为了避免铜元素含量过高导致铝合金熔融收缩后尺寸不稳定，而将铜元素的质量分数控制为0.08％～1％；锶元素用于细化铝合金的晶粒，改善铝合金的导热性能、塑性和强度，因而将锶元素的质量分数控制为0.16％～0.5％。因此，通过控制铝合金中各元素的质量百分比，以产生更好的协同作用，获得导热性、塑性、强度和致密度等综合性能较优的铝合金及铝合金-陶瓷复合材料。
以下，将通过以下具体实施例对所述铝合金及其应用做进一步的说明。
表1
实施例1～8：
按表1中实施例1～8的铝合金的组成成分及其质量分数加入各原料，进行熔炼，充分搅拌均匀后进行精炼、除渣、除气，再加入铸模中进行铸造成型，得到铝合金。
图1为实施例1的铝合金的显微组织图，如图1所示，铝合金的组织致密，晶粒细小。
将实施例1～8制备得到的铝合金进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2
表3
对比例1～5：
按表3中对比例1～5的铝合金的组成成分及其质量百分比加入各原料，进行熔炼，充分搅拌均匀后进行精炼、除渣、除气，再加入铸模中进行铸造成型，得到铝合金。
将对比例1～5制备得到的铝合金进行性能测试，测试结果如表4所示。
表4
从表4可知，对比例1中由于Mg过量烧蚀，影响铝合金致密度。对比例2由于Si过量，形成过共晶组织，影响合金流动性和致密度。对比例3中由于Cu过量，导热性能提升，但是材料致密度下降，抗拉性能降低。对比例4中Sr过量，变质效果不佳。因此，铝合金中Mg、Cu、Si和Sr的含量需要严格控制。
对比例5中由于加入了Ti元素，Ti元素与Si元素会反应生成Ti5Si3等化合物包围在TiAl3附近，造成细化下降。同时Ti、Si、Al也会生成TiAlSi条状化合物，硬脆相，损害基体。因此，铝合金中元素成分也需要严格控制，避免元素间不必要的反应发生。
实施例9～12：
将实施例1～4的铝合金用于铝合金-陶瓷复合材料的制备，铝合金-陶瓷复合材料为10PPI的铝合金-SiC网眼陶瓷，性能如表5所示。
表5
对比例6：
对比例6为采用常用Al-Mg-Si合金制备10PPI的铝合金-SiC网眼陶瓷，性能如表6所示。
表6
从表5和表6可知，采用本发明的铝合金制备铝合金-陶瓷复合材料，所得到的铝合金-陶瓷复合材料的导热性能和抗拉强度明显提升。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种铝合金，其特征在于，所述铝合金由以下质量分数的各成分组成：6％～10％硅，5％～10％镁，0.08％～1％铜，0.16％～0.5％锶，余量为铝以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述杂质在所述铝合金中的质量分数不超过0.2％。
3.根据权利要求2所述的铝合金，其特征在于，所述杂质在所述铝合金中的质量分数为0.05％～0.1％。
4.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，所述铝合金由以下质量分数的各成分组成：10％硅，5％镁，0.08％铜，0.5％锶，0.1％杂质，余量为铝。
5.一种铝合金-陶瓷复合材料，所述铝合金-陶瓷复合材料包括铝合金和陶瓷基体，其特征在于，所述铝合金为权利要求1～4任一项所述铝合金。
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Citations (3)

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US20100296964A1 (en) * 2004-03-23 2010-11-25 Nippon Light Metal Company, Ltd. Aluminum alloy for casting having high rigidity and low linear expansion coefficient
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Title
彭伟: "网眼碳化巧陶瓷增强铅基复合材料的硏究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

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