CN111378875A - 一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金及其制备方法 - Google Patents

一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al‑RE‑Y‑Zr合金及其制备方法，所述合金包含按质量百分比计的如下元素：5～16％RE，0.1～7％Y，0.5～0.8％Mg，0.01～0.5％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素；其中，RE为La和Ce中的至少一种元素。本发明的耐热耐腐蚀铸造Al‑RE‑Y合金经重力铸造后，室温抗拉强度高达175MPa，屈服强度86MPa以上，延伸率10％以上，导热系数160W/(m·K)以上，满足航空航天、军工、汽车等行业对轻量化发展的高端需求。

Description

一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金及其制备 方法
技术领域
本发明属于工业用铝合金及其制造技术领域，涉及一种Al-RE-Y-Zr合金及其制备方法，尤其涉及一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金及其制备方法。
背景技术
铝合金是以铝为基体的合金总称。铝合金具有密度小，强度较高的特点，具有优异的比强度。主要的合金体系有Al-Si系，Al-Cu系，Al-Mg系等。在交通，汽车，机械制造，航空航天领域有着广泛的应用。随着科技的发展，人们对科技产品的要求越来越高，尤其是日常用的手机等电子产品，在电子产品追求小型化，轻量化的道路上，对材料的要求也越来越高。决定电子电器产品散热性能的主要因素为散热器件的材质。目前，大部分散热器件由铝合金制成。目前散热器主要包括铸造铝合金和变形铝合金。变形铝合金在散热器件的制备中占主导地位，一般采用板材焊接或者型材直接利用。随着产品升级的要求，散热器件的形状越来越复杂，型材和焊接件已经不能满足要求，因此越来越多的散热器件需要用铸造的方法来制造。常规的铸造铝合金没有良好的导热性能。比如铸造A380合金的热导率为105～108W/(m·K)，而6061变形铝合金的热导率是151～202W/(m·K)，因此，由热导率低的铝合金制备的散热装置的散热性能大打折扣，在很多条件下已难以满足实际要求。为了满足市场要求，需要在满足机械性能要求的基础上改善铸造铝合金的热导率。
稀土一直是铝合金中用于细化和强化的元素，中国发明专利201910683881.4(一种高强度铝合金)公开的一种铝合金,如下百分含量的组分组成：5.3-5.7％Zn、2.2-2.6％Mg、1.3-1.8％Cu、0.2-0.5％Si、0.3-0.6％Fe、0.2-0.4％Mn、0.06-0.2％Cr、0.06-0.15％Ce/La、0.2-0.8％Ag、余量为Al。其中添加0.06～0.15wt％的La/Ce稀土，可以显著促进稀土强化相和弥散强化相的形成，改善铝合金中的析出相弥散析出特征，从而显著提高铝合金的抗压强度以及屈服强度。但是添加La/Ce稀土一般只是作为微合金化元素添加，不作为主元素添加，其添加量一般小于1wt％。中国发明专利ZL201610127881.2(一种高强度、高韧性稀土铝合金材料及其制备方法)中公开的一种稀土铝合金,如下百分含量的组分组成：2.0％-2.5％Ce、2.0％-2.6％La、Sc≤1.5％，余量为Al。目前仍存在以下问题，其中添加不超过1.5wt％的Sc作为增加其强度和保持延伸率的方法。Sc元素价格昂贵，不适用于工业生产和大批量使用；另一方面，这种稀土铝合金作为中间合金添加，不用来作为合金使用。
中国发明专利201910720696.8(一种高强铝合金阳极氧化电解液及高强铝合金阳极氧化膜的制备方法和高强铝合金工件)公开了一种高强铝合金阳极氧化膜制备方法，利用0.1～0.2mol/L的植酸进行阳极氧化的方法提高其耐腐蚀性能。目前仍存在如下问题：首先，阳极覆膜需要采用腐蚀性液体，不利于绿色环保；其次，生成的膜易于破损，其耐腐蚀能力大大降低。中国发明专利201910378236.1(一种中强耐蚀铝合金板材制备方法)公开了一种Al-Mg-Mn-Cr耐腐蚀铝合金，其成分为Mg的含量是4.0％-5.0％，Mn的含量是0.3％－1.0％，Cr的含量是0-0.3％，Zr的含量是0-0.4％，Fe的含量是0-0.35％。目前仍存在以下问题：Al-Mg合金铸造性能差，容易在重力铸造过程中产生缺陷；其次这种合金需要后续的热轧多道次，能量消耗巨大，且不能生产大型件，复杂件。中国发明专利ZL201910650876.3(一种近共晶型高强耐热Al-Ce系铝合金及制备方法)公开了一种近共晶型高强耐热Al-Ce系铝合金成分：Ce 5.00％～15.00％、Fe 0.01～5.00％、Mg 0.10％～1.20％、Si 0.05％～1.00％、Cu 0.001％～5.00％。其抗拉强度达到440MPa以上；在300℃时，所述铝合金的抗拉强度达到250MPa以上。目前仍存在以下问题：该专利采用连铸连扎工艺方法，生产成本高，生产周期长。
因此迫切需要开发一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀铝合金。
发明内容
本发明为了解决现有铸造铝合金因强韧性、耐热性和导热不足而无法达到工业需要的性能要求，导致其应用受到极大限制的难题，提供一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金及其制备方法，该合金经重力铸造后，室温抗拉强度达高达175MPa，延伸率10％以上，屈服强度86MPa以上，导热系数160W/(m·K)以上；腐蚀速率小于0.03mm/yr。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，包含按质量百分比计的如下元素：5～16％RE，0.1～7％Y，0.5～0.8％Mg，0.01～0.5％Zr，余量为Al元素，以及不可避免杂质元素。
优选地，所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金包含按质量百分比计的如下元素：5～10％RE，1～4％Y，0.5～0.8％Mg，0.01～0.3％Zr余量为Al元素。
优选地，所述RE的组分为La和Ce中的一种或两种的组合。
与现有技术相比，本发明提供适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的创新思想之一为：合金采用Y元素与La/Ce元素混合，Y与La/Ce同为廉价的稀土元素，一方面Y元素与La/Ce元素混合可以很好地细化晶粒，同时可以改变Al11RE3相的形貌，使其从半条状变为纤维状，改善单纯的Al-La/Ce合金中Al11RE3相的偏析，使得组织更加均匀，性能更优。另一方面混合添加克服了在RE含量高于8％时产生初生Al11RE3相，大大提升了合金的延伸率和强度，同时扩大了稀土含量的添加范围。稀土元素的混合添加增加强化相的数量，使得高耐热的Al11RE3相含量更多，更细，分布更加均匀，更能发挥出其高耐热的作用。
本发明提供适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的创新思想之二为：本发明首次发现一方面RE元素和Y元素在铝中没有溶解度，全部生成金属间化合物，保证了铝合金的高导热性能。另一方面，通过RE与Y元素的混合，细化了金属间化合物，使得铝基体得以连通，也提高了其导热性能。另外RE和Y元素由于电负性很低或者比较活泼，与工业纯铝中的经常存在的杂质Si、Cu、Zn、Ni等高电负性元素形成化合物，提高了铝基体的纯度，提高了合金的导热性能，降低了对原料纯度或杂质的容忍度。
本发明提供适用于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的创新思想之三为：添加适量的Mg元素，在合金中实现固溶强化的效果，进一步提高合金的强度。添加适量的Mg元素不会影响流动性和铸造性能，同时也不会对合金的导热性能和耐热性能产生影响。
本发明提供适用于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的创新思想之四为：添加Zr可以显著细化晶粒，提升铝合金的性能，同时Zr在铝基体中的溶解度几乎为零，形成纳米析出相而不固溶在铝基体中，提高了导热性能。另外Zr可以消耗铝合金中某些杂质元素，提高其导热性能。
本发明提供了一种适用于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，包括下述步骤：
(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y-Zr合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-RE、Al-Y和Al-Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；
(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余工业纯铝锭；
(3)待工业纯铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-RE、Al-Y和Al-Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化；
(4)待合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，保温30min，加入精炼剂进行精炼，将炉温升至750℃保温静置10～20分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；
(5)将所述铝合金熔体降温至浇铸温度，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至180～250℃的模具中，冷却后得到所述适于重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
优选地，步骤(1)中，所述Al-RE中间合金为Al-20Ce、Al-20La或者铝混合稀土中间合金；所述Al-Y中间合金为Al-10Y，所述Al-Zr中间合金为Al-5Zr。
优选地，步骤(4)中，所述精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2。
优选地，步骤(4)中，所述精炼剂的添加量为合金原料总重量的1.0～2.5％。
优选地，步骤(4)中，所述精炼的温度为720～730℃。
优选地，步骤(4)中，所述精炼处理的搅拌时间为10～15min。
优选地，步骤(5)中，所述的浇铸温度为710～740℃。
现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)本发明的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，室温抗拉强度高达175MPa，屈服强度86MPa以上，延伸率10％以上，导热系数160W/(m·K)以上，综合性能优异；
2)本发明通过RE与Y元素的混合，细化了金属间化合物，使得铝基体得以连通，也提高了其导热性能。另外RE和Y元素由于电负性很低或者比较活泼，与合金中的杂质Si、Cu、Zn、Ni等高电负性元素形成化合物，提高了铝基体的纯度，提高了合金的导热性能，降低了对原料纯度或杂质的容忍度。
3)所提供的制备方法具有工艺简单、效率高、适合规模化生产等优点，满足航空航天、军工、基础设施建设等行业对轻量化发展的高端需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例4中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金组织照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
实施例1
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％Ce，7wt％Y，0.6wt％Mg，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
其制备方法是(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝锭；(3)待铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化，(4)待中间合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30分钟；(5)重力铸造前40-60分钟，待所述合金全部熔化，加入原料重量1％的精炼剂进行精炼，精炼的温度730℃，精炼处理的搅拌时间15min，精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2，将炉温升温至750℃保温静置10分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；(6)将所述铝合金熔体降温至720℃，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至250℃的金属型模具中，得到所述重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为175MPa，屈服强度102MPa，延伸率10.8％；导热系数160W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例2
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，5wt％La，0.2wt％Y，0.5wt％Mg，0.08wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
其制备方法是(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-20La、Al-10Y和Al-5Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝锭；(3)待铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-20La、Al-10Y和Al-5Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化，(4)待中间合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30分钟；(5)重力铸造前40-60分钟，待所述合金全部熔化，加入原料重量2％的精炼剂进行精炼，精炼的温度750℃，精炼处理的搅拌时间12min，精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2，将炉温升温至750℃保温静置10分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；(6)将所述铝合金熔体降温至740℃，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至200℃的金属型模具中，得到所述重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为142MPa，屈服强度86MPa，延伸率19.6％；导热系数198W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例3
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，5wt％La，3wt％Ce，3wt％Y，0.8wt％Mg，0.2wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
其制备方法是(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-20La、Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝锭；(3)待铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-20La、Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化，(4)待中间合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30分钟；(5)重力铸造前40-60分钟，待所述合金全部熔化，加入原料重量1.5％的精炼剂进行精炼，精炼的温度740℃，精炼处理的搅拌时间10min，精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2，将炉温升温至750℃保温静置10分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；(6)将所述铝合金熔体降温至710℃，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至250℃的金属型模具中，得到所述重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为159MPa，屈服强度95MPa，延伸率14.7％；导热系数180W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例4
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，8wt％La，1wt％Ce，2wt％Y，0.5wt％Mg，0.5wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
其制备方法是(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-20La、Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝锭；(3)待铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-20La、Al-20Ce、Al-10Y和Al-5Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化，(4)待中间合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30分钟；(5)重力铸造前40-60分钟，待所述合金全部熔化，加入原料重量2.5％的精炼剂进行精炼，精炼的温度750℃，精炼处理的搅拌时间10min，精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2，将炉温升温至750℃保温静置10分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；(6)将所述铝合金熔体降温至710℃，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至240℃的金属型模具中，得到所述重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，组织照片如图1所示。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为147MPa，屈服强度90MPa，延伸率14％；导热系数189W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例5
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％La，1wt％Y，0.6wt％Mg，0.3wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
其制备方法是(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-20La、Al-10Y和Al-5Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余铝锭；(3)待铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-20La、Al-10Y和Al-5Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化，(4)待中间合金全部熔化后，降温至700℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700℃，进行搅拌直至全部熔化，并保温30分钟；(5)重力铸造前40-60分钟，待所述合金全部熔化，加入原料重量1％的精炼剂进行精炼，精炼的温度720℃，精炼处理的搅拌时间10min，精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2，将炉温升温至750℃保温静置10分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；(6)将所述铝合金熔体降温至740℃，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至250℃的金属型模具中，得到所述重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为160MPa，屈服强度96MPa，延伸率15.5％；导热系数185W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例6
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，10wt％La，0.1wt％Y，0.6wt％Mg，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本实施例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为140MPa，屈服强度89MPa，延伸率11％；导热系数182W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例7
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，16wt％La，1wt％Y，0.6wt％Mg，0.3wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本实施例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为155MPa，屈服强度92MPa，延伸率10％；导热系数160W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例8
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％La，5wt％Y，0.6wt％Mg，0.3wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本实施例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为152MPa，屈服强度91MPa，延伸率11.2％；导热系数170W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
实施例9
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％La，1wt％Y，0.6wt％Mg，0.5wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本实施例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本实例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为150MPa，屈服强度93MPa，延伸率12％；导热系数182W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
对比例1
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％La，0.6wt％Mg，0.3wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为139MPa，屈服强度82MPa，延伸率9.5％；导热系数182W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
对比例2
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Yb-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％La，1wt％Yb，0.6wt％Mg，0.3wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例5的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Yb-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为137MPa，屈服强度83MPa，延伸率9.2％；导热系数180W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
对比例3
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％Ce，8wt％Y，0.6wt％Mg，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为165MPa，屈服强度102MPa，延伸率8％；导热系数152W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
对比例4
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％Ce，5wt％Y，0.6wt％Cu，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为135MPa，屈服强度82MPa，延伸率8％；导热系数150W/(m·K)，腐蚀速率0.15mm/yr。
对比例5
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％Ce，5wt％Y，0.4wt％Mg，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为139MPa，屈服强度85MPa，延伸率12％；导热系数171W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
对比例6
一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的重量百分比为：按理论配比，11wt％Ce，5wt％Y，0.9wt％Mg，0.01wt％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
本对比例与实施例1的制备方法相同。
将制得的重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金分别进行a.室温拉伸测试；b.室温导热系数测试；c.在3.5％的NaCl水溶液中进行失重腐蚀测试。本对比例中重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金室温抗拉强度为92MPa，屈服强度135MPa，延伸率7.5％；导热系数169W/(m·K)，腐蚀速率<0.03mm/yr。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，其特征在于：包含按质量百分比计的如下元素：5～16％RE，0.1～7％Y，0.5～0.8％Mg，0.01～0.5％Zr，其余为Al元素和不可避免杂质元素。
2.如权利要求1所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，其特征在于：包含按重量百分比计的如下元素：5～11％RE，1～4％Y，0.5～0.8％Mg，0.01～0.3％Zr。
3.如权利要求1或2所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金，其特征在于：所述RE的组分为La和Ce中的一种或两种的组合。
4.如权利要求1-3任一项所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)适当考虑烧损后，按上述Al-RE-Y-Zr合金成分及化学计量比，计算所需原料的用量；将工业纯铝锭、工业纯镁锭、Al-RE、Al-Y和Al-Zr中间合金均去除氧化层并烘干预热至180-220℃；按合金的成分及化学计量比，计算所需原料的用量；
(2)将占坩埚高度25％的工业纯铝锭在720℃下熔化成熔池后，加入剩余工业纯铝锭；
(3)待工业纯铝锭全部熔化后，升温至750℃，将Al-RE、Al-Y和Al-Zr中间合金分2～4次加入，并保持温度恒定在750℃，进行搅拌直至全部熔化；
(4)待合金全部熔化后，降温至700～710℃，将工业纯镁锭加入熔体，并保持温度恒定在700～710℃，进行搅拌直至全部熔化，保温30min，加入精炼剂进行精炼，将炉温升至750℃保温静置10～20分钟促进夹杂沉降，得到铝合金熔体；
(5)将所述铝合金熔体降温至浇铸温度，撇去表面浮渣，通过重力铸造将熔体浇入已预热至180～250℃的模具中，冷却后得到所述适于重力铸造高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金。
5.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述Al-RE中间合金为Al-20Ce、Al-20La或者铝混合稀土中间合金；所述Al-Y中间合金为Al-10Y，所述Al-Zr中间合金为Al-5Zr。
6.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述精炼剂组分按质量百分比为：55％KCl、30％NaCl、15％BaCl2。
7.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述精炼剂的添加量为合金原料总重量的1.0～2.5％。
8.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述精炼的温度为720～730℃。
9.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述精炼处理的搅拌时间为10～15min。
10.如权利要求4所述的适于重力铸造的高导热耐腐蚀Al-RE-Y-Zr合金的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的浇铸温度为710～740℃。
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