CN114457263B - 一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6～13％，Fe≤1.0％，Cu≤0.5％，Mn≤0.2％，Mg≤1.0％，Zn≤0.3％，Pb≤0.05％，Sr≤0.08％，B≤0.01％，余量为Al和少量不可避免的杂质。本发明通过对合金的成分设计，在无需添加昂贵的稀土元素的前提下，多组元相互协同作用，避免了各组元含量过多造成的不利影响，大幅度提高了合金的力学性能及导热率，保持一定的塑性和优异的铸造性能，抗拉强度≥384MPa，屈服强度≥273MPa，延伸率≥6.2％，导热率≥176w/m·k，满足高承载、薄壁压铸结构件的性能要求，特别适用5G产品薄件。本发明制造方法中只经过极短时间的热整形工序，即可使强度提高30～40MPa，本发明优化工艺路径，节约合金制造成本。

Description

一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法
技术领域
本发明涉及铝合金材料领域，特别是一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法。
背景技术
铝及其合金是一种重要的工业原材料，在航空航天、机械、电子、船舶及化学工业中应用巨大。压铸具有制造效率高、近净成形、表面质量好等优点，特别适用于大批量、快节奏的工业化制造，广泛应用于汽车、通信、电子、家电等行业。
压铸铝合金在通信、电子和交通运输等领域应用广泛，主要用于生产薄壁壳体类零件。在移动通信行业中，通信机箱等零件兼具散热功能，形状复杂。目前，共晶型或近共晶型铝硅合金是最主要的压铸铝合金，ADC12等传统铝合金用量最大、用途也最为广泛，例如，常规铝合金ADC12成分标准：Si 9.6～12.0％，Cu 1.5-3.5％，Fe<1.3％，Zn<1.0％，Mn<0.5％，Mg<0.3％，Ni<0.5％，Sn<0.2％，Pb<0.2％，Ti<0.3％，余量为Al和少量不可避免的杂质；现有常规ADC12铝合金在强度、韧性、导热性能方面均有所不足。常规压铸铝合金的强度普遍在200～330MPa之间，屈服强度在120-190MPa之间，导热率在90～110W/(m·K)之间。随着通讯、电子、交通运输、动力和航天航空等的发展需求，对于材料的要求也越来越高。现在的铝合金材料不但对其基本的化学成分有严格的要求，还需要满足各种特殊的使用要求，兼顾多种性能。在此类零件的生产过程中，由于其壁厚薄，极易在热处理过程中产生变形，造成报废，因此通过热处理来提高其强度并不现实。另外铸造后需要进一步的整形和机加工，此时希望材料具有适当的屈服强度，以降低加工难度。而在后续的装配和使用过程中，又希望材料具有较高的屈服强度，以满足设计和使用要求。因此开发一种强化特性显著的新型高强高韧高导热压铸铝合金，以配合其生产流程，具有重要的应用价值，满足高承载、薄壁压铸结构件的性能要求，特别是5G产品薄件。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高强高韧高导热压铸铝合金及其制造方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6～13％，Fe≤1.0％，Cu≤0.5％，Mn≤0.2％，Mg≤1.0％，Zn≤0.3％，Pb≤0.05％，Sr≤0.08％，B≤0.01％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述技术方案中，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6～13％，Fe 0.5～1.0％，Cu0.05～0.45％，Mn 0.08～0.2％，Mg 0.7～1.0％，Zn≤0.3％，Pb≤0.05％，Sr 0.01～0.08％，B 0.006～0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述技术方案中，所述压铸铝合金还含有Be，且Be含量为0.005～0.01％。
上述技术方案中，所述压铸铝合金的成分如下：Si 12.5％，Fe 0.6％，Cu 0.3％，Mn 0.10％，Mg 0.8％，Zn 0.3％，Pb 0.05％，Sr 0.06％，B 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述技术方案中，所述压铸铝合金的成分如下：Si 8.5％，Fe 0.9％，Cu 0.05％，Mn 0.2％，Mg 0.7％，Zn 0.2％，Pb 0.03％，Sr 0.01％，B 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述技术方案中，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6.0％，Fe 0.5％，Cu 0.1％，Mn0.08％，Mg 1.0％，Zn 0.15％，Pb 0.01％，Sr 0.05％，B 0.006％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述技术方案中，所述压铸铝合金的成分如下：Si 11.5％，Fe 0.7％，Cu 0.45％，Mn 0.15％，Mg 0.8％，Zn 0.2％，Pb 0.02％，Sr 0.08％，B 0.006％，Be 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至200～230℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至750～760℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至700～720℃，将Mg和其余合金组分加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至730～750℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到700～720℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
上述技术方案中，步骤(4)所得高强高韧高导热压铸铝合金锭制成薄板压铸件，所述薄板压铸件经过热整形工序处理，所述热整形工序具体为将薄板压铸件在250～300℃、8～18s的热整形处理后自然放置48h。
上述技术方案中，所述薄板压铸件为压铸铝合金手机中板。
成分是影响铝合金性能的关键因素，铸造铝合金主要是通过固溶强化、弥散强化来和细晶强化提高强度，其中弥散强化对性能的提升最为明显。然而，在实际的应用过程中，不同的合金元素对材料性能的影响是复杂的。而且，规模化的应用需要考虑的因素更多，有些元素虽然对性能有害，但是可以提高成形性，因此也是必须要添加的元素。如何在成形性与力学性能之间综合考虑，二者兼顾，是铝合金新材料设计开发的关键技术。
Mg与Si形成Mg2Si相，在压铸过程中固溶在α铝中，通过时效析出后弥散强化。随着Mg含量的提高，抗拉强度逐渐提高，延伸率逐渐下降。然而Mg含量越高，焊接性能越差，本发明加入0.7～1.0wt％的Mg，通过调整Mg的比例，有效的保障了合金材料的屈服强度，使得材料的屈服强度可达到273Mpa以上。此铝合金材料在其他元素成分相似的情况下，如果Mg含量低于0.7wt％，材料的屈服强度将会低于220Mpa；如果Mg含量高于1.0wt％，材料的延伸率将会低于3％。
在铝合金中固溶进铜(Cu)，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性。本发明加入Cu，Cu≤0.2wt％，通过调整Cu的比例，有效的保障了合金材料的屈服强度和延伸率，优选的，Cu含量为0.05～0.2wt％，更有选的，Cu含量为0.15wt％。
锰还可以使Mg5Al8化合物平均沉淀，改善抗蚀性和焊接机能，弥补Mg带来的焊接性能减弱；铝合金中的Fe相和Mn相大部分相互溶入，因此Mn可以替代铝合金中的部分Fe，降低低铁铝合金的粘模倾向。B能静化对材料导热率有影响的其他杂质元素，增强导热率；所述B的含量为0.006～0.008wt％。Sr使晶粒组织进一步细化，有细晶强化的作用。
本发明通过对铝合金的合金元素进行优化，提高其强度、韧性及导热性能，以适应新一代通信、电子等产品对结构材料的要求。该压铸铝合金铸造性能优异，强度高，具有一定的塑性，经济性好，特别适用于制造通讯、电子等产品的结构件。
与现有技术中的常规压铸铝合金相比，本发明具有如下突出的优点：
(1)具有优异的力学性能和良好的导热性能，本发明的铝合金材料压铸成铸件之后的典型性能为：抗拉强度≥384MPa，屈服强度≥273MPa，延伸率≥6.2％，导热率≥176w/m·k。
(2)本发明提供的制造方法中只经过极短时间的热整形工序(250～300℃、8～18s)，即可使强度提高30～40MPa。优化工艺路径，节约合金制造成本。
(3)具有显著的热整形强化效果，适用于生产通信、电子和交通行业、手机零部件中的高强度散热类零部件，具有广阔的应用前景。
本发明的有益效果在于：通过对合金的成分设计，在无需添加昂贵的稀土元素的前提下，多组元相互协同作用，避免了各组元含量过多造成的不利影响，大幅度提高了合金的力学性能及导热率，保持一定的塑性和优异的铸造性能。本合金具有较明显的时效强化效果，由于压铸冷却速度快，Al基体中会固溶大量的溶质原子，如Si、Mg、Cu等，在结构件的存储和运输过程中，会发生自然时效，使合金的强度得到提高。由于本发明的合金具有较好的铸造性能和良好的固溶强化效果，因此优选金属模压力铸造的方式进行结构件的制造，结合高圧铸造高速充型、快速凝固的特点，获得复杂精密的产品结构和更佳的力学性能。
附图说明
图1为实施例1所得高强高韧高导热压铸铝合金锭制成压铸铝合金手机中板未经热整形工序的金相图；
图2为实施例5中经过热整形工序的压铸铝合金手机中板的金相图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si6～13％，Fe≤1.0％，Cu≤0.5％，Mn≤0.2％，Mg≤1.0％，Zn≤0.3％，Pb≤0.05％，Sr≤0.08％，B≤0.01％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
优选的，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6～13％，Fe 0.5～1.0％，Cu 0.05～0.45％，Mn 0.08～0.2％，Mg 0.7～1.0％，Zn≤0.3％，Pb≤0.05％，Sr 0.01～0.08％，B0.006～0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质，杂质含量≤0.1％。更进一步的，Cu0.25～0.45％。
进一步的，所述压铸铝合金还含有Be，Be会使铝合金的氧化膜更致密，减少熔炼过程中的合金氧化，但致密的氧化膜也会恶化材料的焊接性能。所述Be含量优选为0.005～0.01％。
上述所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至200～230℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至750～760℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至700～720℃，将Mg和其余合金组分加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至730～750℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到700～720℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
其中，原材料为市场上购买，如原材料分别为纯铝、纯锌、纯镁、纯铬、铝硅合金、铝锰合金、铝硅铜合金、铝硼中间合金、铅铝合金和铍铝合金等。
实施例1
一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si 12.5％，Fe0.6％，Cu 0.3％，Mn 0.10％，Mg 0.8％，Zn 0.3％，Pb 0.05％，Sr 0.06％，B 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至220℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至755℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至710℃，将Mg、Pb、Sr和B加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至740℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到710℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
该实施例制备的合金压铸试棒性能的抗拉强度可达到410Mpa，屈服强度可达到282Mpa，延伸率可达到8.3％，导热系数可达到191W/m·K。
本实施例中，铝合金材料的力学性能测试的试验标准为GB/T 228.1-2010；
铝合金热导率λ(又称“导热系数”)测试原理：采用闪光法(FlashMethod，有时也称为激光法、激光闪射法)测量材料的热扩散系数，采用DSC测量材料的比热容，DSC样品的尺寸要求：15～30mg，一般做成直径4mm左右，厚度0.4～0.8mm的薄片，样品底面平整，与坩埚接触良好，表面清洁无异物；用排水法测量材料的真实密度，采用阿基米德法测量密度，要求样品为块状，表面无孔洞，重量不超过天平的量程(220g)，一般1g至十几克就足够了。。试样的热导率可以用下式进行计算。
λT＝αT×CP×ρT
式中：λT是温度为T时材料的热导率，W/(m·K)；αT是材料的在T温度下的热扩散系数，(mm)2/s；CP是材料在T温度下的比热容，J/(g·K)；ρT是的材料密度，g/cm3。
下述实施例中铝合金力学性能测试和导热系数测试方法类似。
实施例2
一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si 8.5％，Fe0.9％，Cu 0.05％，Mn 0.2％，Mg 0.7％，Zn 0.2％，Pb 0.03％，Sr 0.01％，B 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至200℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至750℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至700℃，将Mg、Pb、Sr和B加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至730℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到700℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
该实施例制备的合金压铸试棒性能的抗拉强度可达到384Mpa，屈服强度可达到273Mpa，延伸率可达到6.2％，导热系数可达到176W/m·K。
实施例3
一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6.0％，Fe0.5％，Cu 0.1％，Mn 0.08％，Mg 1.0％，Zn 0.15％，Pb 0.01％，Sr 0.05％，B 0.006％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至230℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至760℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至720℃，将Mg、Pb、Sr和B加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至750℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到720℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
该实施例制备的合金压铸试棒性能的抗拉强度可达到402Mpa，屈服强度可达到280Mpa，延伸率可达到7.4％，导热系数可达到186W/m·K。
实施例4
一种高强高韧高导热压铸铝合金，所述压铸铝合金的成分如下：Si 11.5％，Fe0.7％，Cu 0.45％，Mn 0.15％，Mg 0.8％，Zn 0.2％，Pb 0.02％，Sr 0.08％，B 0.006％，Be0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
上述所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其具体的制造方法为：
(1)向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至220℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至755℃，保温20min，使纯铝锭充分熔化；
(2)再向步骤(1)所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至710℃，将Mg、Pb、Sr、B和Be加入铝液中熔化，得到熔汤；
(3)将步骤(2)中所得熔汤保温20min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至740℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20min，将熔汤温度调整到710℃；
(4)将步骤(3)所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭。
该实施例制备的合金压铸试棒性能的抗拉强度可达到404Mpa，屈服强度可达到279Mpa，延伸率可达到7.6％，导热系数可达到188W/m·K。
本实施例中少量(0.008％)Be添加入铝合金熔体时，引起表面形成一层保护BeO薄膜，BeO薄膜能防止铸造时Mg扩散到铸锭表面，从而防止表面形成MgO而造成铸锭劣性表面。
下面对本发明压铸铝合金中各主要元素的添加量对合金性能的影响进行了研究。
1、Mg元素含量对压铸铝合金性能的影响
按照表1配方的原材料按照上述熔炼工艺以及压铸工艺参数制备铝合金，并对不同Mg含量的铝合金压铸试棒性能测试，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003189579060000071
表2
Figure BDA0003189579060000072
由表2可知，此铝合金材料在其他元素成分相似的情况下，Mg含量低于0.7wt％，材料的屈服强度将会低至220±4.3Mpa；Mg含量高于1.0wt％，材料的延伸率将会低至2.8±0.2％。这是由于Mg与Si形成Mg2Si相，在压铸过程的激冷中固溶在α铝中，通过时效析出后弥散强化，随着Mg含量的提高，抗拉强度逐渐提高，延伸率逐渐下降。本发明加入0.7～1.0wt％的Mg，通过调整Si和Mg的比例，有效的保障了合金材料的屈服强度。
2、Cu元素含量对压铸铝合金性能的影响
按照表3配方的原材料按照上述熔炼工艺以及压铸工艺参数制备铝合金，并对不同Cu含量的铝合金压铸试棒性能测试，测试结果如表4所示。
表3
Figure BDA0003189579060000081
表4
Figure BDA0003189579060000082
由表4可知，在一定范围内(0.1～0.45wt％)，随着铜含量增加，抗拉强度和屈服硬度增强，但延展率略有降低，当Cu含量大于0.2wt％时，延展率低至4.7±0.3％，且抗拉强度和屈服硬度也略有降低，Cu的含量优选0.25～0.45％。
3、Zn元素含量对压铸铝合金性能的影响
按照表5配方的原材料按照上述熔炼工艺以及压铸工艺参数制备铝合金，并对不同Zn含量的铝合金压铸试棒性能测试，测试结果如表6所示。
表5
Figure BDA0003189579060000083
表6
Figure BDA0003189579060000091
由表6可知，Zn的含量高于0.3wt％时，抗拉强度及伸长率等明显降低，所以Zn的合适加入量≤0.3wt％，优选的，Zn含量为0.15～0.3wt％。
4、Sr、B元素含量对压铸铝合金性能的影响
按照表7配方的原材料按照上述熔炼工艺以及压铸工艺参数制备铝合金，并对不同Sr、B含量的铝合金压铸试棒性能测试，测试结果如表8所示。
表7
Figure BDA0003189579060000092
表8
Figure BDA0003189579060000093
由表8可知，Sr和B的加入增强了铝合金材料的抗拉强度和屈服强度，这是由于Sr和B可以细化晶粒组织，提高铸造铝合金的综合力学性能。
实施例5
本实施例与实施例1所述高强高韧高导热压铸铝合金的成分及含量相同，所述压铸铝合金的成分如下：Si 12.5％，Fe 0.6％，Cu 0.3％，Mn 0.10％，Mg 0.8％，Zn 0.3％，Pb0.05％，Sr 0.06％，B 0.008％，余量为Al和少量不可避免的杂质。
区别在于，其具体制造方法中，在步骤(4)所得高强高韧高导热压铸铝合金锭制成压铸铝合金手机中板，所述薄板压铸件经过热整形工序处理，热整形工序具体为将压铸铝合金手机中板在250～300℃、8至18秒的短时时效热整形处理后自然放至48小时；进一步优选的，热整形温度为290℃保温15s。
本实施例中，热整形工序的强化机理为：过饱和固溶体(SSSS)——(Mg+Si)团簇/GP区——亚稳的β″相——亚稳的β′相——平衡β相。(Mg+Si)团簇和GP区一般在初期就已从基体中析出，并对基体起到一定的强化作用。团簇尺寸一般都很小，在1～2nm左右，形貌为球形，和基体完全共格。团簇和GP区之后，β″相从基体中析出，一般为针状形貌，沿其b轴方向与Al基体完全共格。β″对合金的强化起主要作用，其晶体结构为C-心单斜结构，成分为Mg5Si6。β′相为密排六方(HCP)结构，具有Mg1.7Si的成分。β相具有CaF2类型结构，形貌一般为片状，为合金中的最终平衡相，成分为Mg2Si。合金中平衡相的尺寸、数量和分布基本决定了合金的宏观性能。随着生成的Mg2Si含量的增加，Mg2Si相则会以初生相的形式从合金中首先析出，起到第二相颗粒增强的作用(对比图1和图2)；其中，图1为未经热整形工序(实施例1所得高强高韧高导热压铸铝合金锭制成压铸铝合金手机中板)所得铝合金的金相图，图2为经过热整形工序(本实施例，在290℃、15s热整形处理后的压铸铝合金手机中板)的所得铝合金的金相图。
该实施例制备的合金压铸试棒性能(测试的试验标准为GB/T 228.1-2010)的抗拉强度可达到451Mpa，屈服强度可达到313Mpa，延伸率可达到8.5％，导热系数可达到189W/m·K。通过将实施例1的产品进行热整形实际生产工艺展开研究：在250～300℃、8～18s的短时时效热整形处理后自然放至48小时，产品的屈服强度能迅速增加30至40Mpa，导热率达到189W/m·K以上。而且在低于150～180℃环境中，保持稳定，延展性高，导热率高，可控制等优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。

Claims (8)

1.一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6~13%，Fe 0.5~1.0%，Cu 0.05~0.45%，Mn 0.08~0.2%，Mg 0.7~1.0%，Zn≤0.3%，Pb≤0.05%，Sr0.01~0.08%，B 0.006~0.008%，余量为Al和少量不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金还含有Be，且Be含量为0.005~0.01%。
3.根据权利要求1所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的成分如下：Si 12.5%，Fe 0.6%，Cu 0.3%，Mn 0.10%，Mg 0.8%，Zn 0.3%，Pb 0.05%，Sr0.06%，B 0.008%，余量为Al和少量不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的成分如下：Si 8.5%，Fe 0.9%，Cu 0.05%，Mn 0.2%，Mg 0.7%，Zn 0.2%，Pb 0.03%，Sr0.01%，B 0.008%，余量为Al和少量不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的成分如下：Si 6.0%，Fe 0.5%，Cu 0.1%，Mn 0.08%，Mg 1.0%，Zn 0.15%，Pb 0.01%，Sr0.05%，B 0.006%，余量为Al和少量不可避免的杂质。
6.根据权利要求2所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金，其特征在于，所述压铸铝合金的成分如下：Si 11.5%，Fe 0.7%，Cu 0.45%，Mn 0.15%，Mg 0.8%，Zn 0.2%，Pb 0.02%，Sr0.08%，B 0.006%，Be 0.008%，余量为Al和少量不可避免的杂质。
7.如权利要求1所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其特征在于，其具体的制造方法为：
（1）向熔炼装置中投放纯铝锭，加热至200～230℃，预热2小时以上，以消除原材料中的水分和其它杂质；然后加热至750～760℃，保温20 min，使纯铝锭充分熔化；
（2）再向步骤（1）所得铝液中加入Si、Mn、Zn、Cu、Fe并依次熔化，随后将温度降至700～720℃，将Mg和其余合金组分加入铝液中熔化，得到熔汤；
（3）将步骤（2）中所得熔汤保温20 min，使用永磁搅拌器充分搅拌，将熔汤重新加热至730～750℃，加入精炼剂精炼，旋转除气，静置20 min，将熔汤温度调整到700～720 ℃；
（4）将步骤（3）所得熔汤浇入铝锭模具，得到上述高强高韧高导热压铸铝合金锭；所得高强高韧高导热压铸铝合金锭制成薄板压铸件，所述薄板压铸件经过热整形工序处理，所述热整形工序具体为将薄板压铸件在250~300℃、8~18s的热整形处理后自然放置48h。
8.根据权利要求7所述的一种高强高韧高导热压铸铝合金的制造方法，其特征在于，所述薄板压铸件为压铸铝合金手机中板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115094281B (zh) * 2022-07-08 2023-09-26 长三角先进材料研究院 一种免热处理可烘烤强化的压铸铝硅合金、制备方法及烘烤强化方法
CN115074584B (zh) * 2022-07-18 2023-06-02 昆山晶微新材料研究院有限公司 一种压铸铝合金及其制备方法
CN115181877A (zh) * 2022-07-19 2022-10-14 南通众福新材料科技有限公司 一种高导热高强耐腐型铸造铝合金材料
CN115679162A (zh) * 2022-11-18 2023-02-03 江西万泰铝业有限公司 一种新能源汽车免热处理铝合金材料及低碳制备方法
CN115976356A (zh) * 2023-01-12 2023-04-18 高安市璐克斯机械有限公司 铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002105572A (ja) * 2000-09-26 2002-04-10 Ryobi Ltd ダイカスト用アルミニウム合金、自動車用サブフレーム及びダイカスト法
JP2008127603A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム合金ダイカスト及びその製造方法
CN108118209A (zh) * 2017-11-27 2018-06-05 长春隆达铝业有限公司 一种铝液微量元素限定的铝合金及其制备方法
CN108359853A (zh) * 2018-03-23 2018-08-03 宁波合力模具科技股份有限公司 一种高导热铝合金及其制备方法
CN109306413A (zh) * 2018-11-07 2019-02-05 深圳市博锐专利新技术服务有限公司 一种高强度高导热的压铸铝合金材料及其制备方法和应用
CN109457146A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 华为技术有限公司 高导热铝合金及其制备方法及手机中板

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002105572A (ja) * 2000-09-26 2002-04-10 Ryobi Ltd ダイカスト用アルミニウム合金、自動車用サブフレーム及びダイカスト法
JP2008127603A (ja) * 2006-11-17 2008-06-05 Nissan Motor Co Ltd アルミニウム合金ダイカスト及びその製造方法
CN109457146A (zh) * 2017-09-06 2019-03-12 华为技术有限公司 高导热铝合金及其制备方法及手机中板
CN108118209A (zh) * 2017-11-27 2018-06-05 长春隆达铝业有限公司 一种铝液微量元素限定的铝合金及其制备方法
CN108359853A (zh) * 2018-03-23 2018-08-03 宁波合力模具科技股份有限公司 一种高导热铝合金及其制备方法
CN109306413A (zh) * 2018-11-07 2019-02-05 深圳市博锐专利新技术服务有限公司 一种高强度高导热的压铸铝合金材料及其制备方法和应用

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