CN110343916A - 适用于流变压铸的高导热铝合金及其制备方法和成形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明一种适用于流变压铸的高导热铝合金及其制备方法和成形工艺，该铝合金成分的质量百分比为：Si 6.5~8.0%，Fe 0.2~0.8%，Mg 0~0.2wt.%，Cu 0~0.2%，Sr 0.005~0.04%，B 0.03~0.05%，RE 0.01~0.03%，其余为Al和不可避免杂质；将该铝合金在480~510℃温度下固溶处理4~9h后水淬，在190~220℃温度下时效处理10~16h后随炉冷却。本发明铝合金不仅导热系数高、力学性能好、且流变压铸成形温度窗口宽，适用于流变压铸成形高品质高导热铝合金铸件，是大型薄壁复杂结构件，如通信基站散热壳体、新能源汽车3电结构件壳体、电子设备壳体。

Description

适用于流变压铸的高导热铝合金及其制备方法和成形工艺
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，特别是涉及一种适用于流变压铸的高导热铝合金及其制备方法和和成形工艺。
背景技术
铝硅合金具有重量轻、强韧性良好、耐腐蚀及特有的金属光泽等特性，广泛应用于通信配件、电子电器、新能源汽车等领域。铝硅合金结晶温度间隔小、其硅相有很大的凝固潜热和较大比热容；线收缩系数、热裂及缩松倾向较小等特点，因此其铸造性能优于其它铝合金。由于铝硅合金共晶体有良好的塑性，能较好地兼顾力学性能和铸造性能两方面的要求，所以铝硅合金是目前应用最为广泛的铸造合金。其中亚共晶铝硅合金不仅具有良好的加工性，而且还具有良好的铸造性能、焊接性能和导热性能。但随着相关产品小型化、微型化和集成化的发展趋势，如何在有限的空间内进行有效散热，成为目前相关产品设计的关键问题。
半固态压铸成形技术是指在液态金属的凝固过程中进行强烈的搅拌，使普通铸造易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而形成分散的颗粒状组织形态，从而制成半固态金属液，然后将其压铸成坯料或铸件。在普通铸造过程中，初晶以枝晶方式长大，当固相率达到0.2左右时，枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌，则使普通铸造成形时易于形成的树枝晶网络骨架被打碎而保留分散的颗粒状组织形态，悬浮于剩余液相中。这种颗粒状非枝晶的显微组织，在固相率达0.5-0.6时仍具有一定的流变性，从而可利用常规的成形工艺如压铸、挤压，模锻等实现金属的成形。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，可以制备得到壁厚更薄、组织更致密、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。
目前最常用的半固态铸造铝合金主要有A356、A380、ADC12等。这些Al-Si系铸造铝合金通常含有6.5％以上的Si元素，因而具有很好的铸造流动性，可以很好满足铸造的工艺要求。但这些合金的导热性能较差，导热系数通常低于140W/(m·K)，其中A356铸造铝合金的导热系数大约只有120W/(m·K)，而ADC12铸造铝合金的导热系数大约只有90W/(m·K)，导致Al-Si系铸造铝合金很难满足零部件快速散热的功能要求。
发明内容
本公开实施例公开了一种适用于流变压铸的高导热铝合金及其制备方法和和成形工艺，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
为了达到上述目的，本公开实施例公开了一种适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，所述合金具体成分的质量百分比为：Si 6.5～8.0％，Fe 0.2～1.0％，Mg 0～0.2％，Cu 0～0.2％，Sr 0.005～0.04％，B 0.03～0.05％，RE 0.01～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质,
根据本公开实施例，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；所述RE的成分及质量百分比为：La 20～40％、Ce 20～40％、Er 10～30％、Y 10～30％且w(La)+w(Ce)+w(Er)+w(Y)＝1。
本公开实施例的另一目的是提供一种制备上述的高导热铝合金的方法，该方法具体包括以下步骤：
S1)熔炼：先将熔炼炉加热，将铝含量≥99.8％的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据按照设计成分将其他成分加入，搅拌使合金元素充分混合于熔体中；
S2)精炼：将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
S3)铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭；
S4)将S3)得到的铝合金锭进行热处理，即得到高导热铝合金。
根据本公开实施例，所述S1中熔炼炉加热至720-780℃，搅拌时间为5～20分；所述将其他成分通过中间合金的形式加入。
根据本公开实施例，所述S4)的热处理的工艺为在480～510℃温度下固溶处理4～9小时，水淬后，在190～220℃温度下时效处理10～16小时，然后随炉冷却
根据本公开实施例，所述得到的高导热铝合金的合金导热系数达166～182W/(m.K)，抗拉强度240～270MPa，屈服强度153～173MPa及伸长率6.1～7.6％。
本公开实施例的另一目的是谁提供一种上述的高导热铝合金的成形工艺，该方法具体包括以下步骤：
步骤1.根据设计成分，称取各个原料，制成铝合金锭，将铝合金锭放入熔炼炉中加热至720～750℃，得到熔体，
步骤2.精炼：使用精炼剂或惰性气体对熔体除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤3.半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到液相线温度以上10～60℃，采用机械搅拌或电磁搅拌方法使铝合金熔体降温到固液相线温度区间，从而获得半固态浆料；
步骤4.流变压铸：将半固态浆料送往压铸机压室，进行压铸成形，获得高品质高导热铸件；
步骤5.热处理：将流变压铸件在250～350℃温度下时效2～5小时后，
根据本公开实施例，所述步骤1的具体工艺为：
步骤1.1先将熔炼炉加热，将铝含量≥99.8％的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据按照设计成分将其他成分加入，搅拌使合金元素充分混合于熔体中；
步骤1.2将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤1.3铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭。
根据本公开实施例，所述步骤4中的工艺为：模具温度150～250℃、压射速度0.5～5m/s、压射比压40～90MPa、增压压力50～120MPa和保压时间3～8s
根据本公开实施例，所述得到流变压铸件的导热系数为172～186W/(m.K)，抗拉强度为275～296MPa，屈服强度为169～188MPa及伸长率7.9～9.8％。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明中的高导热铝合金不含稀土且合金化元素含量少且价格便宜，合金成本低；通过控制Si、降低Mg的含量显著提高了流变压铸铝合金的导热系数，并保证了该合金具有较宽的半固态成形工艺窗口，同时流变压铸工艺及Sr变质作用使初生α-Al晶粒细化球化、富铁相和共晶Si相细化，提高流变压铸铝合金的流动性、力学性能，使最终制备的流变压铸铝合金具有高导热和优异的半固态压铸性能；
(2)本发明通过流变压铸工艺成形的一种低成本高导热铝合金，获得流变压铸件内部包含大量平均尺寸小于30μm、球形度大于0.81的初生晶粒，不仅改善了铸件的表面质量，而且提高了铸件的力学性能，满足各种形状复杂大型薄壁零部件的半固态压铸要求；
(3)本发明中通过流变压铸工艺制备的高导热铝合金件T5热处理后的导热系数大于172W/(m.K)，且抗拉强度大于275MPa，伸长率大于7.9％，导热系数高、综合力学性能优良，适合于半固态流变压铸各种对散热性能要求较高的铝合金铸件，如无线通信基站的散热基板、滤波器和机柜外壳、新能源汽车3电结构件壳体、电子产品壳体等。
附图说明
图1为传统液态压铸本发明的低成本高导热铝合金的显微组织示意图，其中初生相呈粗大的枝晶状，共晶硅尺寸较为粗大。
图2为流变压铸本发明的低成本高导热铝合金的显微组织示意图，其中初生相细小圆整且分布均匀，共晶硅尺寸得到细化。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本公开实施例公开了一种适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，所述合金具体成分及质量百分比为：Si 6.5～8.0％，Fe 0.2～1.0％，Mg 0～0.2％，Cu 0～0.2％，Sr0.005～0.04％，B 0.03～0.05％，RE 0.01～0.03％，其余为Al和不可避免的杂质,
根据本公开实施例，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；所述RE的成分及质量百分比为：La 33％、Ce 30％、Er 17％和Y 23％。
本公开实施例的另一目的是提供一种制备上述的高导热铝合金的方法，该方法具体包括以下步骤：
S1)熔炼：先将熔炼炉加热，将铝含量≥99.8％的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据按照设计成分将其他成分加入，搅拌使合金元素充分混合于熔体中；
S2)精炼：将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
S3)铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭；
S4)将S3)得到的铝合金锭进行热处理，即得到高导热铝合金。
根据本公开实施例，所述S1中熔炼炉加热至720-780℃，搅拌时间为5～20分；所述将其他成分通过中间合金的形式加入。
根据本公开实施例，所述S5)的热处理的工艺为在480～510℃温度下固溶处理4～9小时，水淬后，在190～220℃温度下时效处理10～16小时，然后随炉冷却
根据本公开实施例，所述得到的高导热铝合金的合金导热系数达166～182W/(m.K)，抗拉强度240～270MPa，屈服强度153～173MPa及伸长率6.1～7.6％。
本公开实施例的另一目的是谁提供一种上述的高导热铝合金的成形工艺，该方法具体包括以下步骤：
步骤1.根据设计成分，称取各个原料，制成铝合金锭，将铝合金锭放入熔炼炉中加热至720～750℃，得到熔体，
步骤2.精炼：使用精炼剂或惰性气体对熔体除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤3.半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到液相线温度以上10～60℃，采用机械搅拌或电磁搅拌等方法使铝合金熔体降温到固液相线温度区间，从而获得半固态浆料；
步骤4.流变压铸：将半固态浆料送往压铸机压室，进行压铸成形，获得高品质高导热铸件；
步骤5.热处理：将流变压铸件在250～350℃温度下时效2～5小时后，
根据本公开实施例，所述步骤1的具体工艺为：
步骤1.1先将熔炼炉加热，将铝含量≥99.8％的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据按照设计成分将其他成分加入，搅拌使合金元素充分混合于熔体中；
步骤1.2将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤1.3铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭。
根据本公开实施例，所述步骤4中的工艺为：模具温度150～250℃、压射速度0.5～5m/s、压射比压40～90MPa、增压压力50～120MPa和保压时间3～8s
根据本公开实施例，所述得到流变压铸件的导热系数为172～186W/(m.K)，抗拉强度为275～296MPa，屈服强度为169～188MPa及伸长率7.9～9.8％。
实施例1：
本实施例的适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比：Si 7.5％，Fe 0.5％，Mg 0.1％，Cu 0.15％，Sr 0.02％，B 0.03％，RE 0.015％，其余为Al和不可避免的杂质。其中，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本发明提供了上述适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至750℃，将50公斤铝含量为99.9wt.％的铝锭及铝硅中间合金干燥后放入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌10分钟使合金元素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氩气通入熔体以除气精炼，静置20min后扒渣；
(3)铸造：将经过精炼后的铝合金熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ150×60mm的铝合金锭；
(4)热处理：将该铝合金在500℃温度下固溶处理8小时，水淬后，在200℃温度下时效处理12小时，然后随炉冷却；
本发明还提供了适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的成形方法，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的低成本高导热铝合金锭10kg干燥后放入熔炼炉中加热到730℃至完全熔化；
(2)精炼：使用氩气对熔体进行除气精炼，静置10min后扒渣；
(3)半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到650℃(固、液相线温度分别为572℃和635℃)，采用气冷搅拌杆法(机械搅拌)处理熔体25s，使铝合金熔体降温到固液相线温度区间(610℃)，从而获得半固态浆料；
(4)流变压铸：采用机械手将半固态浆料送往压铸机压室，在模具温度200℃、压射速度1.2m/s、压射比压75MPa、增压压力100MPa和保压时间5s条件下进行压铸成形，获得高品质高导热通信基站用散热壳体压铸件。
(5)热处理：将流变压铸件在270℃温度下时效4小时；
实施例2：
本实施例的适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比组成：Si8.0％，Fe 0.6％，Mg 0.15wt.％，Cu 0.1％，Sr 0.02％，B 0.04％，RE 0.02％，其余为Al和不可避免杂质。其中，所述的不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本发明提供了上述适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉升温至730℃，将30公斤铝含量99.9wt.％的工业纯铝锭及铝硅中间合金干燥后加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌7分钟使各合金元素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氮气通入熔体以除气精炼，静置15min后扒渣；
(3)铸造：将精炼后的熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ100×50mm铝合金锭；
(4)热处理：将该铝合金在500℃温度下固溶处理6小时，水淬后，在200℃温度下时效处理12小时，然后随炉冷却；
本发明还提供了适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的成形方法，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的铝合金锭8kg干燥后放入熔炼炉中加热到720℃至完全熔化；
(2)精炼：使用氮气对熔体进行除气精炼，静置8min后扒渣；
(3)半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到645℃(固、液相线分别为575℃和637℃)，采用电磁搅拌法处理熔体1min，使铝合金熔体降温到固液相温度区间(612℃)，从而获得半固态浆料；
(4)流变压铸：采用机械手将半固态浆料送往压铸机压室，在模具温度180℃、压射速度1.0m/s、压射比压70MPa、增压压力90MPa和保压时间4s条件下进行压铸成形，获得高品质高导热通信基站用滤波器壳体压铸件。
(5)热处理：将流变压铸件在300℃温度下时效3小时；
实施例3：
本实施例的适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比组成：Si 7.5％，Fe 0.45％，Mg 0.2wt.％，Cu 0.15％，Sr 0.03％，B 0.03％，RE 0.02％，其余为Al和不可避免的杂质。其中，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本发明提供了上述适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至730℃，将60公斤铝含量为99.8wt.％的工业铝锭及铝硅中间合金干燥后加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌20分钟使合金素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氖气通入熔体以除气精炼，静置25min后扒渣；
(3)铸造：将经过精炼后的铝合金熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ120×60mm铝合金锭；
(4)热处理：将该铝合金在510℃温度下固溶处理6小时，水淬后，在200℃温度下时效处理15小时，然后随炉冷却；
本发明还提供了适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的成形方法，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的铝合金锭15kg干燥后放入熔炼炉中加热至730℃；
(2)精炼：使用氖气对熔体除气精炼，静置12min后扒渣；
(3)半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到640℃(固、液相线分别为577℃和640℃)，采用超声振动法处理熔体45s，使铝合金熔体降温到固液相线温度区间(615℃)，从而获得半固态浆料；
(4)流变压铸：采用机械手将半固态浆料送往压铸机压室，在模具温度210℃、压射速度1.2m/s、压射比压90MPa、增压压力100MPa和保压时间6s条件下进行压铸成形，获得高品质高导热新能源汽车电源结构壳体压铸件。
(5)热处理：将流变压铸件在280℃温度下时效4小时；
对比例1：
本对比例的用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比组成：Si 7.5％，Fe 0.5％，Mg 0.1％，Cu 0.15％，Sr 0.02％，B 0.03％，RE 0.015％，其余为Al和不可避免的杂质。其中，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本对比例提供了上述用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至750℃，将50公斤铝含量99.9wt.％的工业铝锭及铝硅中间合金干燥后加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌10分钟使合金元素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氩气通入熔体以除气精炼，静置20min后扒渣；
(3)铸造：将经过精炼后的铝合金熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ150×60mm的铝合金锭；
将制备的低成本高导热铝合金进行传统液态压铸，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的铝合金锭10kg干燥后放入熔炼炉中加热到730℃至完全熔化；
(2)精炼：使用氩气对合金熔体进行除气精炼，静置10min后扒渣；
(3)传统液态压铸：精炼后将铝合金熔体降温到650℃，采用机械手将合金熔体送往压铸机压室，在模具温度200℃、压射速度1.2m/s、压射比压75MPa、增压压力100MPa和保压时间5s条件下进行传统液态压铸成形，获得通信基站用散热壳体压铸件。
(4)热处理：将传统压铸件在270℃温度下时效4小时；
对比例2：
本对比例的用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比为：Si 8.0％，Fe 0.6％，Mg 0.15wt.％，Cu 0.1％，Sr 0.02％，B 0.04％，RE 0.02％，其余为Al和不可避免的杂质。其中，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本对比例提供了上述适用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至730℃，将30公斤铝含量99.9wt.％的工业铝锭及铝硅中间合金干燥后加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌7分钟使合金元素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氮气通入熔体以除气精炼，静置15min后扒渣；
(3)铸造：将精炼后的熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ100×50mm的铝合金锭；
将制备的低成本高导热铝合金进行传统液态压铸，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的铝合金锭8kg干燥后放入熔炼炉中加热到720℃至完全熔化；
(2)精炼：使用氮气对熔体进行除气精炼，静置8min后扒渣；
(3)传统液态压铸：精炼后将铝合金熔体降温到645℃，采用机械手将铝合金熔体送往压铸机压室，在模具温度180℃、压射速度1.0m/s、压射比压70MPa、增压压力90MPa和保压时间4s条件下进行传统液态压铸成形，获得通信基站用滤波器壳体压铸件。
(4)热处理：将流变压铸件在300℃温度下时效3小时；
对比例3：
本对比例中的用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金，由以下具体成分及质量百分比组成：Si 7.5％，Fe 0.45％，Mg 0.2wt.％，Cu 0.15％，Sr 0.03％，B 0.03％，RE 0.02％，其余为Al和不可避免的杂质。其中，所述不可避免杂质元素总量低于0.18wt.％；
本对比例提供了上述适用于传统液态压铸的低成本高导热铝合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至730℃，将60公斤铝含量为99.8wt.％的工业铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据配比将其他合金元素通过中间合金的形式加入，并对合金熔体机械搅拌20分钟使合金素充分混合于熔体中；
(2)精炼：将氖气通入熔体以除气精炼，静置25min后扒渣；
(3)铸造：将经过精炼后的铝合金熔体倒入常温的金属型模具中浇铸成Φ120×60mm的铝合金锭；
将制备的低成本高导热铝合金进行传统液态压铸，具体包括以下步骤：
(1)熔炼：将制备的铝合金锭15kg干燥后放入熔炼炉中加热到730℃至完全熔化；
(2)精炼：使用氖气对合金熔体进行除气精炼，静置12min后扒渣；
(3)传统液态压铸：精炼后将铝合金熔体降温到640℃，采用机械手将合金熔体送往压铸机压室，在模具温度210℃、压射速度1.2m/s、压射比压90MPa、增压压力100MPa和保压时间6s条件下进行传统液态压铸成形，获得新能源汽车电源结构壳体压铸件。
(4)热处理：将流变压铸件在280℃温度下时效4小时；
对比例4：
本对比例制备了ADC12铝合金流变压铸件，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至720℃，将20公斤ADC12铝合金锭干燥后加入熔炼炉中熔化；
(2)精炼：待完全熔化后，将氖气通入熔体以除气精炼，静置20min后扒渣；
(3)半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到620℃(固、液相线温度分别为539℃和592℃)，采用超声振动法处理熔体55s，使铝合金熔体降温到固液相线温度区间(580℃)，从而获得半固态浆料；
(4)流变压铸：采用机械手将半固态浆料送往压铸机压室，在模具温度200℃、压射速度1.2m/s、压射比压80MPa、增压压力100MPa和保压时间6s条件下进行压铸成形，获得新能源汽车电源结构壳体流变压铸件。
(5)热处理：将流变压铸件在270℃温度下时效4小时；
对比例5：
本对比例制备了A380铝合金流变压铸件，包括以下步骤：
(1)熔炼：将熔炼炉加热升温至730℃，将13公斤A380铝合金干燥后加入熔炼炉中熔化；
(2)精炼：待完全熔化后，将氮气通入熔体以除气精炼，静置12min后扒渣；
(3)半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到625℃(固、液相线温度分别为504℃和585℃)，采用机械搅拌法处理熔体60s，使铝合金熔体降温到固液相线温度区间(570℃)，从而获得半固态浆料；
(4)流变压铸：采用机械手将半固态浆料送往压铸机压室，在模具温度180℃、压射速度1.0m/s、压射比压70MPa、增压压力90MPa和保压时间4s条件下进行压铸成形，获得通信基站用滤波器壳体流变压铸件。
(5)热处理：将流变压铸件在270℃温度下时效4小时；
将上述实施例1-3制备的低成本高导热铝合金及其流变压铸件和对比例1-3制备的传统压铸低成本高导热铝合金及对比例4-5制备的流变压铸铝合金ADC12和A380压铸件作为对比，分别测定各铝合金铸件的导热系数、抗拉强度和伸长率，具体结果如表1所示。
表1
从表1结果可以看出，与对比例1-5的铝合金相比，本发明的适用于流变压铸的低成本高导热铝合金的导热性能优异，且在Si含量6.5～8.0wt.％确保合金具备良好铸造流动性的同时具有较高的抗拉强度、伸长率以及半固态流变压铸成形温度窗口。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于流变压铸的低成本高导热铝合金，所述合金各个成分的质量百分比为：Si 6.5~8.0%，Fe 0.2~1.0%，Mg 0~0.2%，Cu 0~0.2%，Sr 0.005~0.04%，B 0.03~0.05%，RE0.01~0.03%，其余为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的低成本高导热铝合金，其特征在于，所述不可避免杂质元素总量低于0 .18wt.%；所述RE的各个成分的质量百分比为： La 20~40%、Ce 20~40%、Er 10~30%、Y 10~30%且w(La)+ w(Ce)＋w(Er)+ w(Y)=1。
3.一种制备如权利要求1或2所述的高导热铝合金的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
S1)熔炼：根据设计质量比，称取各个原料成分，先将熔炼炉加热，将铝含量≥99 .8%的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，再将其他成分加入，搅拌使合金成分充分混合于熔体中；
S2）精炼：将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
S3） 铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭；
S4）对S3）得到的铝合金锭进行热处理，即得到高导热铝合金。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S1中熔炼炉加热至720-780℃，搅拌时间为5~20分；所述将其他原料成分通过中间合金的形式加入。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述S4）的热处理的工艺为在480~510℃温度下固溶处理4~9小时，水淬后，在190~220℃温度下时效处理10~16小时，然后随炉冷却。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高导热铝合金的合金导热系数达166~182W/(m.K)，抗拉强度240~270MPa，屈服强度153~173MPa及伸长率6.1~7.6%。
7.一种如权利要求1或2所述的高导热铝合金的成形工艺，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤1 .根据设计质量比，称取各个原料成分，制成铝合金锭，将铝合金锭放入熔炼炉中加热至720~750℃，得到熔体，
步骤2. 精炼：使用精炼剂或惰性气体对熔体除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤3. 半固态浆料制备：精炼后将铝合金熔体降温到液相线温度以上10~60℃，采用机械搅拌或电磁搅拌方法使铝合金熔体降温到固液相线温度区间，从而获得半固态浆料；
步骤4. 流变压铸：将半固态浆料送往压铸机压室，进行压铸成形，获得高品质高导热铸件；
步骤5. 热处理：将流变压铸件在250~350℃温度下时效2~5小时后。
8.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于，所述步骤1的具体工艺为：
步骤1.1先将熔炼炉加热，将铝含量≥99 .8%的铝锭及铝硅中间合金加入熔炼炉中熔化，待完全熔化后，根据按照设计成分将其他成分加入，搅拌使合金元素充分混合于熔体中；
步骤1.2将精炼剂送入熔体或将惰性气体通入熔体以除气精炼，静置5-30min后扒渣；
步骤1.3铸造：将精炼后的熔体浇铸成铝合金锭。
9.根据权利要求7所述的成型方法，其特征在于，所述步骤4中的工艺为：模具温度150~250℃、压射速度0.5~5m/s、压射比压40~90MPa、增压压力50~120MPa和保压时间3~8s。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的成型方法，其特征在于，所述得到流变压铸件的导热系数为172~186 W/(m.K)，抗拉强度为275~296MPa，屈服强度为169~188MPa及伸长率7.9~9.8%。
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