CN112501478A - 一种5g基站用散热装置铝合金板材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种5G基站用散热装置铝合金板材；通过引入原位纳米增强颗粒对铝合金各项性能进行增强，同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原位纳米增强颗粒与基体相变质与细化的协同强化，室温拉伸强度提高15％的同时，保持良好的塑性与可焊性；通过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合场环境，促进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效果，同时加速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体在到铸轧机冷却凝固时温度、成分和组成均匀。

Description

一种5G基站用散热装置铝合金板材及其制备方法
技术领域
本发明涉及铝制产品的技术领域，具体涉及一种5G基站用散热 装置铝合金板材及其制备方法。
背景技术
近年来，轻量化和高稳定性已成为信息产业的重要发展方向，随 着5G通讯技术的不断发展，5G基站引入大规模天线技术，要求其 具备体积小、重量轻、散热好的特点，但用于5G基站的功耗相对于 4G基站的功耗提升3倍左右，因此传统散热技术难以满足要求。
基站散热一般依靠在基站外设置的铝合金材质的散热壳体来实 现，通过将铝合金板体成型为吹胀板，在其内部吹胀成型有供冷却液 循环流动的特定孔道从而实现对内部基站的冷却，吹胀板具有热传导 效率高、制冷速度快的优势，在其扩散焊接时需要良好的焊接性能， 吹胀成形时要求铝合金板材塑性好、不开裂，同时为了实现5G基站 轻量化，还要求吹胀板整体强度高、质量轻。因此，目前已有的铝合 金板材难以满足要求。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种5G 基站用散热装置铝合金板材及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种5G基站用散热装置铝合金板材，其特征在于：所述铝合金 板材中所含各元素质量份数为：
Figure BDA0002768186190000021
余量为Al及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的百分含量 ＜0.15％。
进一步地，本发明还提供一种5G基站用散热装置铝合金板材的 制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用 环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板 材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材 的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2)确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引 入种类及对应配比；
3)确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分 析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分 布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4)根据步骤1)中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将 铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液 中混合的空气，根据步骤2)中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类 及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5)对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6)将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7)经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸 轧机之间喷射；
8)双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷， 再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘 辊；
9)铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射 轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10)将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11)将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12)对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是 否符合预设要求，并对步骤1)中建立的选材模型进行修正；
13)根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合 金板材的制备提供依据。
进一步地，所述步骤2)中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入 的原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种 的混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm～100nm、向铝液中引入的原位 纳米增强颗粒的体积分数为2-5％。
进一步地，所述步骤4)中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温 度为780-870℃。
进一步地，所述步骤4)中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩 气。
进一步地，所述步骤6)中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场 和高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流 为180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz。
进一步地，所述步骤9)中设置有轧制油控制模块，在轧制油控 制模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、 及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不 饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油 控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹 配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时 喷出。
进一步地，所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形 量的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11)中对铝合金 板材的抽检测试结果进行优化。
进一步地，所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置， 所述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变 形量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对 应调节。
进一步地，所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置， 所述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、 及喷射孔径进行对应调节。
本发明的有益效果是：
(1)通过引入原位纳米增强颗粒对铝合金各项性能进行增强， 同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原位纳米增强颗粒与基 体相变质与细化的协同强化，室温拉伸强度提高15％的同时，保持良 好的塑性与可焊性。
2)通过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合 场环境，促进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效 果，同时加速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体 在到铸轧机冷却凝固时温度、成分和组成均匀。
3)突破了常规铝合金冷轧技术。在铝合金板材冷轧过程中引入 智能控制技术，及时补充和更新轧制油，并保证与轧制油喷射质量、 轧制速度、及板材变形量的有效匹配，从而保证冷轧板材质量的稳定 性。
附图说明
图1为本发明一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法的步骤流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化 的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本 发明有关的构成。
如图1所示，
一种5G基站用散热装置铝合金板材，所述铝合金板材中所含各 元素质量份数为：
Figure BDA0002768186190000071
余量为Al及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的百分含量 ＜0.15％。
具体地，本发明还提供一种5G基站用散热装置铝合金板材的制 备方法，包括以下步骤：
1)选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用 环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板 材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材 的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2)确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引 入种类及对应配比；
3)确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分 析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分 布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4)根据步骤1)中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将 铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液 中混合的空气，根据步骤2)中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类 及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5)对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6)将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7)经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸 轧机之间喷射；
8)双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷， 再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘 辊；
9)铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射 轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10)将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11)将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12)对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是 否符合预设要求，并对步骤1)中建立的选材模型进行修正；
13)根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合 金板材的制备提供依据。
具体地，所述步骤2)中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入的 原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种的 混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm～100nm、向铝液中引入的原位纳 米增强颗粒的体积分数为2-5％，通过引入原位纳米增强颗粒对铝合 金各项性能进行增强，同时通过对铝熔体采用组合电磁场作用实现原 位纳米增强颗粒与基体相变质与细化的协同强化，保证形成的铝合金 板材室温拉伸强度提高15％的同时，保持良好的塑性与可焊性。
具体地，所述步骤4)中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温度 为780-870℃。
具体地，所述步骤4)中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩气， 以排除内部空气的同时，保证良好的混合反应环境。
具体地，所述步骤6)中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场和 高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流为 180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz，通 过在双辊连铸轧生产线中铸嘴前端的熔池中施加声磁耦合场环境，促 进熔体流动，使铝合金元素的溶解动力加强，提高传热效果，同时加 速原位纳米增强体形核，抑制其生长和团聚，保证铝熔体在到铸轧机 冷却凝固时温度、成分和组成均匀。
具体地，所述步骤9)中设置有轧制油控制模块，在轧制油控制 模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、 及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不 饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油 控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹 配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时 喷出，及时补充和更新轧制油，并保证与轧制油喷射质量、轧制速度、 及板材变形量的有效匹配，从而保证冷轧板材质量的稳定性。
具体地，所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量 的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11)中对铝合金板 材的抽检测试结果进行优化，从而保证经由轧制油喷射单元实时喷出 的轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径等与当前轧制环境最匹 配适宜，从而进一步保证形成的铝合金板材的性能。
具体地，所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置，所 述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形 量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应 调节，从而从不同的因素对喷射环境进行实时调节，以进一步保证冷 轧板材质量的稳定性。
具体地，所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置，所 述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、及 喷射孔径进行对应调节，从而在轧制油喷射质量、轧制速度、及板材 变形量出现变化时，能够以最快最有效的方式实现对应调节。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容， 相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多 样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内 容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种5G基站用散热装置铝合金板材，其特征在于：所述铝合金板材中所含各元素质量份数为：
Figure FDA0002768186180000011
余量为Al及不可避免的杂质，其中不可避免的杂质的百分含量＜0.15％。
2.一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)选材模型确定：针对与5G基站散热装置铝合金板材的使用环境相关的条件参数，确定铝合金板材的性能要求，再预估铝合金板材的元素种类及对应配比，建立基于该5G基站散热装置铝合金板材的环境-性能-材料的关系规律的选材模型；
2)确定在铝合金原料熔炼形成的铝液中原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比；
3)确定分散条件：对铝液和原位纳米增强颗粒体系进行理论分析及实验研究，确定原位纳米增强颗粒的形核、长大、析出及弥散分布规律，确定原位纳米增强颗粒在铝液中均匀分散的最佳条件；
4)根据步骤1)中预估的铝合金板材的元素种类及对应配比将铝合金原料熔炼形成铝液，并在铝液中持续通入惰性气体以排出铝液中混合的空气，根据步骤2)中确定的原位纳米增强颗粒的引入种类及对应配比向铝合金原料熔炼形成的铝液中引入原位纳米增强颗粒；
5)对加入原位纳米增强颗粒后的铝液进行过滤；
6)将经过滤后的铝液送入声磁耦合场环境中；
7)经高能超声环境后的铝液送入铸嘴并通过铸嘴向后侧双辊铸轧机之间喷射；
8)双辊铸轧机对铸嘴喷射出的铝液铸轧成型为铝合金铸轧卷，再通过后侧喷涂系统进行火焰喷射以实现铸轧过程中的润滑防止粘辊；
9)铸轧卷经过冷轧机冷轧形成铝合金板材，冷轧的过程中喷射轧制油以实现润滑、冷却及清洗；
10)将铝合金板材经剪切机剪切成预定尺寸及形状；
11)将经过剪切后的铝合金板材卷绕成铝合金板材卷；
12)对铝合金板材进行抽检测试，确定其元素配比及性能参数是否符合预设要求，并对步骤1)中建立的选材模型进行修正；
13)根据优化后的结果建立选材模型特征库，从而为各型号铝合金板材的制备提供依据。
3.根据权利要求2所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中在铝合金原料熔炼形成的铝液中引入的原位纳米增强颗粒选用Al2O3、Al3Zr、ZrB2中的任意一种或多种的混合，且颗粒尺寸选用范围为50nm～100nm、向铝液中引入的原位纳米增强颗粒的体积分数为2-5％。
4.如权利要求2所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中将铝合金原料熔炼形成铝液的反应温度为780-870℃。
5.如权利要求2所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中在铝液中持续通入的惰性气体选用氩气。
6.如权利要求1所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述步骤6)中的声磁耦合场环境选用高频脉冲磁场和高能超声场；其中所述高频脉冲磁场的频率为15-30Hz，磁力电流为180-240A；高能超声场的功率为1000-1500W，频率为15-22kHz。
7.如权利要求1所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述步骤9)中设置有轧制油控制模块，在轧制油控制模块中设置有轧制油检测单元、轧制油控制单元、轧制油存储单元、及轧制油喷射单元；其中，轧制油检测单元在线定时检测轧制油中不饱和烃、溴值，并将检测结果及时反馈至轧制油控制单元中，轧制油控制单元根据预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系，从轧制油存储单元中提取轧制油并经由轧制油喷射单元实时喷出。
8.如权利要求7所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述预设的轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系根据经验数据确定，且能够通过步骤11)中对铝合金板材的抽检测试结果进行优化。
9.如权利要求7所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述轧制油喷射单元中设置有轧制油喷射控制装置，所述轧制油喷射控制装置根据轧制油喷射质量、轧制速度、及板材变形量的匹配关系对轧制油的喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
10.如权利要求9所述的一种5G基站用散热装置铝合金板材的制备方法，其特征在于：所述轧制油喷射控制装置中设置有调节优先级装置，所述调节优先级装置根据预设的调节优先级对喷射流量、喷射角度、及喷射孔径进行对应调节。
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