CN108950323A - 一种高导热铸造铝合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高导热铸造铝合金，按照重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：硅的含量为10‑12％，铜的含量为0.1‑1％，铁的含量为0.3‑1％，锰的含量0.1‑0.6％，镁的含量0.2‑0.6％，余量为铝，合金中还可以允许存在总量小于0.2％的杂质金属。该铝合金除了具有优异的铸造性能，还具有优良的导热特性，热导率可达140W/m·K以上。
Description
技术领域：
本发明涉及合金领域，具体的涉及一种高导热铸造铝合金。
背景技术：
铝合金加工性能好，尤其是亚共晶铝硅合金，其不仅加工性能好，而且比重轻，表面美观且耐腐蚀，铸造性能好，制品综合力学性能好，热处理后强度可以大幅度提高，是优良的铸造铝合金，可用于各种各样的形状复杂的部件，在许多领域中得到广泛应用。随着电子产品变的越来越薄、越来越轻、功能越来越多，对散热要求提高，因此，高热导率铸造铝合金具有重要的应用前景。
电子产品由于通常需要复杂精密的结构件，因此压铸合金成为常用的结构件。然而目前最常用的压铸铝合金是ADC12，该合金具有良好的铸造性能、机械强度及耐蚀性能，因此得到广泛应用。但该合金的热导率较低，只有90W/m·K，不能满足现有电子产品散热要求。
因此开发一种既具有优良的机械性能又具有高导热系数同时具有良好耐腐蚀性的铸造铝合金，具有重要应用价值。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高导热铸造铝合金，其具有尤其的铸造性能，比重轻，耐腐蚀，力学性能好，导热性能佳。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
作为上述技术方案的优选，所述铸造铝合金合金中还包括重量小于0.2％的杂质金属。
作为上述技术方案的优选，所述铸造铝合金中还包括钛、硼或锶元素中的一种或多种组合，含量为0.01-0.1重量％。
作为上述技术方案的优选，所述高导热铝合金的导热系数大于140W/m·K。
本发明具有以下有益效果：
硅的主要作用是改善铝合金的流动性，随着Si含量的增加，能够提高合金的抗拉强度及硬度，使铝合金比纯铝具有更高的耐蚀性和耐磨性。本发明有效调节铝合金中硅的含量，在保证铝合金优异的铸造性能下，具有良好的热导率。
铜在铝合金中主要用于增强机械强度及抗腐蚀性能。Cu加入到Al-Si合金中会形成α固溶体、CuAl2和Si相。α相分别与CuAl2和Si构成两相共晶体，同时这三个相又可共同构成三相共晶体。当铜作为强化相固溶于铝基体中或以颗粒状化合物存在时，可显著提高铝合金的强度和硬度。但过量铜会严重降低导热性，本发明将铜含量控制在0.1-1重量％，制得性能优异的铝合金。
铁最主要的作用是减少粘模，与Si同时添加可形成Al-Si-Fe系晶析物，有助于分散强化。该作用在添加量0.3％以上明显，但添加量越多则越容易发生粗大化，从而降低铝合金的机械性能和热导率，本发明调节Fe含量为0.3-1％，在不影响铝合金的机械性能和热导率的前提下，有效强化基体。
少量镁的添加可以细化晶粒，显著提高合金强度、硬度，使压铸件表面光滑，但过量镁会显著降低合金导热性，本发明控制在0.2-0.6重量％。
适量的锰元素会改善材料的流动性和提高强度，但过量会严重影响材料的导热效率，本发明控制在0.1-0.6重量％。
钛、硼及锶的添加主要作用是细化晶粒，改善合金的塑性变形能力，防止晶粒粗大，少量的合金元素添加还可以改善导热性能。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
实施例2
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
实施例3
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
实施例4
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
实施例5
一种高导热铸造铝合金，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
对比例1
对比例1铝合金的具体组成为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
对比例2
对比例2铝合金的具体组成为：
根据上述组分配比进行配样，然后选用感应加热炉进行熔炼，先将纯铝进行熔化，然后加入中间合金，熔化完全后，最后加入单质元素，然后将铝合金熔融液体通过重力浇铸铸入模具中，制得铸造铝合金。
采用同样的方法制备性能测试样件，进行拉伸性能和热导率的测试，具体结果如表1所示。
表1实施例及对比例的性能比对
| 导热系数(W/(m·K)) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) | |
| 实施例1 | 155 | 170 | 5 |
| 实施例2 | 145 | 198 | 4 |
| 实施例3 | 170 | 185 | 5 |
| 实施例4 | 155 | 220 | 3 |
| 实施例5 | 180 | 165 | 6 |
| 对比例1 | 95 | 195 | 2 |
| 对比例2 | 120 | 140 | 6 |
从表1中的结果可以看出，本发明制备的高导热铸造铝合金，由于具有优异的铸造流动性和合理的元素匹配，材料的导热率均在140W/(m·K)以上，同时具有较高的强度和优异的塑性。与对比例相比，常规的ADC12铝合金虽然具有较好的机械性能，但热导率明显较低；同时，与本发明相比，过低的硅含量由于流动性差，材料的导热率和强度也显著低于本发明实施例。
而本发明合金中钛、硼、锶元素，则可以明显改善合金的塑性变形能力，使合金具有优异的综合机械性能。
Claims (4)
1.一种高导热铸造铝合金，其特征在于，按重量百分比计，所述铝合金的组成成分为：
2.如权利要求1所述的一种高导热铸造铝合金，其特征在于，所述铸造铝合金合金中还包括重量小于0.2％的杂质金属。
3.如权利要求1所述的一种高导热铸造铝合金，其特征在于，所述铸造铝合金中还包括钛、硼或锶元素中的一种或多种组合，含量为0.01-0.1重量％。
4.如权利要求1所述的一种高导热铸造铝合金，其特征在于，所述高导热铝合金的导热系数大于140W/m·K。
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