CN113136507A - 一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法 Download PDF

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CN113136507A CN202110314135.5A CN202110314135A CN113136507A CN 113136507 A CN113136507 A CN 113136507A CN 202110314135 A CN202110314135 A CN 202110314135A CN 113136507 A CN113136507 A CN 113136507A
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Abstract

本发明涉及一种高导热压铸铝合金材料，铝合金材料以质量百分比计包括：Si，8‑12wt％；Fe，0.7‑1.0wt％；Mg，0‑0.3wt％；Sr，0.005‑0.03wt％；Ca，0.005‑0.02wt％；RE，0‑0.01wt％；余量为Al和其他不可避免的杂质元素；其中，Si元素与(Sr+Ca)质量比为160‑650，且Sr与Ca的质量比为0.5‑4；RE元素为La、Ce中的一种或者两种组合。本发明还涉及该高导热铝合金的制造方法，通过在近共晶型铸造铝合金中同时加入适量的Sr、Ca及RE元素，使得硅相变质效果具有可控性及重熔稳定性，在满足压铸成形且无需热处理的条件下即可实现导热性能、力学性能以及耐腐蚀性能的综合提升。

Description

一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种高导热压铸铝合金材料及其制备方法。
背景技术
通信行业中，机箱、外壳等零件需要有良好的散热能力，形状复杂，通常采用铸造铝合金以压铸工艺生产。同时，散热产品多为薄而高的翅片，后续还需要攻大量螺孔，且多放置于复杂的户外环境，故要求合金兼具铸造成形性能、力学性能、耐腐蚀性能以及导热性能。随着5G时代的到来，电子产品和通信设备的单位体积运行功率和发热量越来越高，一个5G基站总功耗相当于4G的3-5倍，因此对机箱原材料的导热性能提出了更高的要求。
对现有技术的文献资料检索发现，常规铸造铝合金如ADC12导热率约92W/(m·K)，已难以满足使用要求。一些公开报道的高导热铸造铝合金(如专利CN 104674078B一种高导热近共晶型铸造铝硅合金材料及生产方法；专利CN 105838936 B一种高导热铸造铝合金及其制备方法；专利CN 109338176 A一种高强度高导热铸造铝合金及其制备方法)均采用后续热处理工艺实现导热性能的进一步提升。这是因为影响铸造铝合金导热性能的主要因素之一是铝基体中的其它元素的固溶量。通过热处理，可在同一成分范围内调整各合金元素在铝基体中的固溶量，从而提升热导率。然而，这道工序对于铸件生产企业来说，会极大的增加成本。一方面热处理过程需投入大量设备、人工、水电等直接成本，整个铸件的生产周期也会延长五倍以上；另一方面热处理过程中铸件容易发生变形，还需额外增加矫形工序。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种免热处理、并且能够兼顾力学性能和耐腐蚀性能的高导热压铸铝合金材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料以质量百分比计包括：Si，8-12wt％；Fe，0.7-1.0wt％；Mg，0-0.3wt％；Sr，0.005-0.03wt％；Ca，0.005-0.02wt％；RE，0-0.01wt％；余量为Al和其他不可避免的杂质元素；
其中，所述的Si元素与(Sr+Ca)质量比为160-650，且Sr与Ca的质量比为0.5-4；
所述的RE元素为La、Ce中的一种或者两种组合。
进一步地，所述其他不可避免的杂质元素中的单个元素的含量≤0.01wt.％，Mn+Cr+V≤0.03wt.％，所有杂质元素的合计≤0.05wt.％。
进一步地，所述的Si元素与(Sr+Ca)质量比为200-350，且Sr与Ca的质量比为1-3。
进一步地，所述的压铸铝合金材料在铸态下热导率大于170W/m·K，且小于等于193W/m·K。
一种上述的高导热压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将按上述合金材料成分配比好的硅和铝投入熔炼炉中，加热到740-780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的铁元素，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至720-740℃，加入称重的镁元素，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的RE元素，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的锶元素，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体取样进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将精炼剂吹入熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的钙元素，除气时间为5-15min，除气完毕后，扒渣并静置5-15min，得到高导热压铸铝合金。
进一步地，所述步骤(1)中铝元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥99.7％的铝锭；硅元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥75％的速溶硅或铝硅中间合金；
步骤(2)中铁元素的加入形式为烘干的铁剂或铝铁中间合金，所述铝铁中间合金中铁元素的含量按质量百分比计为9-22％；
步骤(3)中镁元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥99.9％的镁锭；
步骤(4)中RE元素的加入形式为Al-La、Al-Ce中的一种或者含La和Ce的混合稀土；
步骤(5)中锶元素的加入形式为烘干的铝锶中间合金，所述铝锶合金中锶元素的含量按质量百分比计为5-15％；
步骤(6)中钙元素的加入形式为烘干的铝钙中间合金，所述铝钙合金中钙元素的含量按质量百分比计为1-20％。
进一步地，所述步骤(4)RE元素的加入形式为含La和Ce的混合稀土时，采用Al-15RE中间合金，其中稀土元素的成分按质量百分比计为：65％的Ce和35％的La。
进一步地，所述步骤(6)精炼剂为无钠精炼剂，加入量为1～3‰。
进一步地，将制得的高导热压铸铝合金浇铸成合金锭，或者直接进行压铸成铸件。
进一步地，所述铸件为要求良好散热性能的壳体类零件。
进一步地，所述壳体类零件为发动机、电子产品、LED照明设备、通讯基站等设备中的散热壳体件等。
本发明的有益技术效果：(1)通过在近共晶铝硅合金系中，优选Sr、Ca、RE各元素成分和添加工艺，实现了共晶硅相尺寸及分布的有效调控，而且具有重熔稳定性。(2)通过优选合金成分和对材料微观组织，特别是对硅相形貌的有效调控，获得了导热性能优异的压铸铝合金，还能够同时兼顾力学性能和耐腐蚀性能。(3)采用本发明的成分和制造方法，生产的高导热压铸铝合金重熔后，共晶硅调控效果依然稳定，可直接压铸生产铸件，无需后续热处理，特别适用于通信机箱或散热器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
通过研究发现，对于同一种合金体系，通过硅相形貌调整，能够在不改变铸造成形性能、力学性能以及耐腐蚀性能的前提下，大幅提升导热性能。对于近共晶合金体系，硅相尺寸大小和分布密度共同决定其对导热性能的影响规律，尺寸过小密度过高或尺寸过大密度过低，均不利于导热性能的改善。这一发现打破了硅相变质效果越好，导热性能越高的常规认识。故如何有效调控硅相形貌是实现导热性能提升的关键。另根据铸件行业现状，压铸企业购买合金铸锭后，直接重熔压铸，一般不会再次调整成分，因此如何保证硅相调控效果的重熔稳定性也是一个不容回避的问题。
基于上述综合要求以及行业现状，在大量研究的基础上，发现了Sr+Ca+RE元素组合对硅相形貌的高效稳定复合调控效果，并通过控制各元素的添加范围及工艺参数，实现了免热处理状态下综合性能的提升，由此完成了本发明。
其原理在于，根据修正后的马西森定律，合金的电阻率ρ取决于本征电阻率、剩余电阻率和析出相对电阻率的影响之和，其中析出相对电阻率的影响ρppt与析出相间距L有关，且ρppt＝12/L1/2。由于金属导热的机理与导电一致，都主要取决于自由电子的定向运动，故可知，析出相对合金导热性能的影响与也与析出相间距有关，析出相间距越大，导热性能越高。而析出相间距又取决于其体积分数和平均半径。一般情况下，析出相含量一定时，其体积分数和平均半径呈反比例关系。在Al-Si系铸造铝合金中，主要析出相为共晶硅相，还有少量的β-Fe相。Sr元素主要通过TPRE孪晶凹槽机制改变共晶硅生长方式，Ca元素主要通过降低共晶硅的形核温度，增加形核率。且Ca为长效变质剂，具有重熔变质效果。而稀土元素，如La、Ce等，不仅可以变质共晶硅，还能在一定程度上改变β-Fe相形貌，由针片状转变为汉字状或短棒状。因此Sr+Ca+RE共同添加时，能够实现析出相特别是共晶硅相复合变质效果。
但是，通过大量研究发现，这种复合变质效果只有在合理范围内才能体现出来。具体地说，Ca与Sr的添加量必须与Si含量保持定量关系，即Si元素与(Sr+Ca)元素质量比在160-650范围内，优选200-350范围内；且Sr/Ca质量比在0.5-4范围内，优选1-3。同时，RE元素含量要控制在0-0.01wt％范围内。这是因为，Sr与Ca同时添加时，两者可能会相互作用，形成Alx(Ca、Sr)Siy化合物，这种相会减少实际参与变质的自由态的Sr和Ca的含量，且相尺寸超过了共晶Si，导致变质效果变差。
实施例1
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 8.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg 0.1wt.％、Sr 0.03wt.％、Ca 0.02wt.％、RE 0.01wt.％，余量为Al和其他不可避免杂质。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到760℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe含量按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体中加入称量的Mg锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的混合稀土Al-15RE中间合金，其中稀土元素含量按质量百分比计为65％La、35％Ce，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为1‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为10％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例2
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 8.0wt.％、Fe0.7wt.％、Sr 0.015wt.％、Ca 0.01wt.％、RE 0.005wt.％，余量为Al和其他不可避免杂质。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到760℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的铁剂(Fe含量按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)向经步骤(2)得到的熔体中加入称重的混合稀土Al-15RE中间合金，其中稀土元素含量按质量百分比计为65％La、35％Ce，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为20％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例3
一种可免热处理的高强高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si8.0wt.％、Fe1.0wt.％、Mg 0.3wt.％、Sr 0.01wt.％、Ca 0.02wt.％、余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到750℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Al-Fe中间合金(Fe含量按质量百分比为20％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至720℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为15％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为3‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为10％)。除气时间为15min，除气完毕后，扒渣并静置15min，得到新型高强高导热压铸铝合金。
实施例4
一种可免热处理的高强高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si9.0wt.％、Fe0.7wt.％、Sr 0.02wt.％、Ca 0.01wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的铁剂(Fe含量按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)向经步骤(2)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(4)对经步骤(3)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为1‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为15％)。除气时间为5min，除气完毕后，扒渣并静置5min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例5
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 9.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg0.2 wt.％、Sr 0.03wt.％、Ca 0.0075wt.％，RE 0.01wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.8％)投入熔炼炉中，加热到780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Al-Fe中间合金(Fe含量按质量百分比为10％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至740℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.92％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-La稀土合金(La含量按质量百分比为10％)，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为5％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为1‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为20％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例6
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 10.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg 0.1wt.％、Sr 0.015wt.％、Ca 0.005wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的速溶硅(硅纯度按质量百分比为75％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到760℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe纯度按质量百分比为76％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至730℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为10％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例7
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 10.0wt.％、Fe0.9wt.％、Mg 0.2wt.％、Sr 0.006wt.％、Ca 0.01wt.％，RE 0.005wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的速溶硅(硅纯度按质量百分比为75％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Al-Fe中间合金(Fe含量按质量百分比为20％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至740℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称量的Al-Ce中间合金(Ce含量按质量百分比为20％)，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为1‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为10％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例8
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 12.0wt.％、Fe0.9wt.％、Mg 0.1wt.％、Sr 0.03wt.％、Ca 0.012wt.％，RE 0.005wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到760℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至730℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称量的Al-Ce中间合金(Ce含量按质量百分比为20％)，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为15％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
实施例9
一种可免热处理的高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 12.0wt.％、Fe1.0wt.％、Mg 0.3wt.％、Sr 0.0075wt.％、Ca 0.015wt.％，RE 0.01wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到770℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至740℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称量的混合稀土Al-15RE中间合金，其中稀土元素含量按质量百分比计为65％La、35％Ce，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为15％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔体进行精炼除气，除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为1％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到新型高导热压铸铝合金。
对比例1
一种常规高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 8.0wt.％、Fe0.7wt.％、Ca0.01wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到750℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的铁剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)对经步骤(2)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔液进行精炼除气。除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为20％)。除气时间为5min，除气完毕后，扒渣并静置5min，得到常规高导热压铸铝合金。
对比例2
一种常规高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 9.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg 0.2wt.％、Sr 0.03wt.％、RE 0.01wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Al-Fe中间合金(Fe含量按质量百分比为10％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至740℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-La稀土合金(La含量按质量百分比为10％)，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为5％)，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为1‰)吹入合金熔液进行精炼除气。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到常规高导热压铸合金。
对比例3
一种常规高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 10.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg 0.1wt.％、Sr 0.015wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的速溶硅(硅纯度按质量百分比为75％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到750℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至730℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔液进行精炼除气。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到常规高导热压铸合金。
对比例4
一种常规高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 12.0wt.％、Fe1.0wt.％、Mg 0.3wt.％、Sr 0.0075wt.％、Ca 0.015wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到770℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的Fe剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至740℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为15％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔液进行精炼除气。除气过程中加入称量的Al-Ca中间合金(钙含量按质量百分比计为1％)。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置10min，得到常规高导热压铸合金。
对比例5
一种常规高导热压铸铝合金，其成分及重量百分比为：Si 9.0wt.％、Fe0.8wt.％、Mg 0.2wt.％、Sr 0.03wt.％，余量为Al。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金(硅含量质量百分比为20％)和铝锭(纯度按质量百分比计为99.7％)投入熔炼炉中，加热到770℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入称重的铁剂(Fe纯度按质量百分比为75％)，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至720℃，加入称重的镁锭(纯度按质量百分比为99.9％)，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入称重的Al-Sr中间合金(Sr含量按质量百分比计为10％)，搅拌混合；
(5)对经步骤(4)得到的熔体进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将无钠精炼剂(加入量为2‰)吹入合金熔液进行精炼除气。除气时间为10min，除气完毕后，扒渣并静置5min。
(6)对经步骤(5)得到的合金进行低温热处理，升温至180℃，保温6小时，得到T5状态下的高导热铝合金。
性能测试
对上述实施例1-9制备的新型高导热压铸铝合金和对比例1-5制备的常规高导热压铸铝合金采用激光闪光法测试热导率，并用拉伸试验机测试力学性能，各合金成分及导热性能、屈服强度检测结果如下表所示：
Figure BDA0002991071980000121
从上表可以看出，本发明实施例1-9中通过Sr+Ca+RE复合添加得到的铝合金热导率均大于170W/m·K，高于对比例。特别是比较实施例5和对比例5，可以明显看出，单独Sr变质合金即使经T5热处理，热导率仍低于同等条件下复合变质合金。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高导热压铸铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料以质量百分比计包括：Si，8-12wt％；Fe，0.7-1.0wt％；Mg，0-0.3wt％；Sr，0.005-0.03wt％；Ca，0.005-0.02wt％；RE，0-0.01wt％；余量为Al和其他不可避免的杂质元素；
其中，所述的Si元素与(Sr+Ca)质量比为160-650，且Sr与Ca的质量比为0.5-4；
所述的RE元素为La、Ce中的一种或者两种组合。
2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述其他不可避免的杂质元素中的单个元素的含量≤0.01wt％，Mn+Cr+V≤0.03wt％，所有杂质元素的合计≤0.05wt％。
3.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述的Si元素与(Sr+Ca)质量比为200-350，且Sr与Ca的质量比为1-3。
4.根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述的压铸铝合金材料在铸态下热导率大于170W/m·K，且小于等于193W/m·K。
5.一种如权利要求1-4任一所述的高导热压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将按上述合金材料成分配比好的硅和铝投入熔炼炉中，加热到740-780℃，至完全熔化；
(2)向经步骤(1)得到的熔体中加入铁元素，搅拌混合；
(3)将经步骤(2)得到的熔体温度降至720-740℃，加入镁元素，搅拌混合；
(4)向经步骤(3)得到的熔体中加入RE元素，搅拌混合；
(5)向经步骤(4)得到的熔体中加入锶元素，搅拌混合；
(6)对经步骤(5)得到的熔体取样进行成分检测，成分合格后，采用氮气作为载体将精炼剂吹入熔体进行精炼除气，除气过程中加入钙元素，除气时间为5-15min，除气完毕后，扒渣并静置5-15min，得到高导热压铸铝合金。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤(1)中铝元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥99.7％的铝锭；硅元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥75％的速溶硅或铝硅中间合金；
所述步骤(2)中铁元素的加入形式为烘干的铁剂或铝铁中间合金，所述铝铁中间合金中铁元素的含量按质量百分比计为9-22％；
所述步骤(3)中镁元素的加入形式为纯度按质量百分比计≥99.9％的镁锭；
所述步骤(4)中RE元素的加入形式为Al-La、Al-Ce中的一种或者含La和Ce的混合稀土；
所述步骤(5)中锶元素的加入形式为烘干的铝锶中间合金，所述铝锶合金中锶元素的含量按质量百分比计为5-15％；
所述步骤(6)中钙元素的加入形式为烘干的铝钙中间合金，所述铝钙合金中钙元素的含量按质量百分比计为1-20％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)RE元素的加入形式为含La和Ce的混合稀土时，采用Al-15RE中间合金，其中稀土元素的成分按质量百分比计为：65％的Ce和35％的La。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)精炼剂为无钠精炼剂，加入量为1～3‰。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将制得的高导热压铸铝合金浇铸成合金锭，或者直接进行压铸成铸件。
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