CN114540672A - 高强度高导热AlSi铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强度高导热AlSi铝合金及其制备方法,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:Cu0.15%‑0.65%、Si8.5.%‑11.5%、Mn0.35%‑0.55%、Mg0.3%‑0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.010%‑0.035%、B0.0045%‑0.01%、La+Ce 0.015%‑0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%。本发明的优点是:本发明在保证具有良好铸造性能的前提下,压铸件具有优异的综合力学性能和导热性能,从而满足新能源汽车电机壳体以及电控壳体苛刻性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度高导热AlSi铝合金及其制备方法,涉及材料制造技术领域。
背景技术
近年来,随着新能源汽车等行业的快速发展,对汽车用材料的性能要求更加苛刻。另外,由于节能减排,环境污染等社会压力,轻量化成为发展战略需求。因此,新能源汽车行业进行电机壳体以及电控壳体零件设计时要求有更高的强度以及更高导热性能、以便实现高散热的目标。绝大部分压铸铝合金强度中等、且导热性能较差(<100W/m.K),例如ADC12、A380等传统压铸铝合金。
电机系统作为新能源汽车核心部件,其电机壳体不仅是外观支撑件,还需要将电机运行中产生的热量及时发散出去。下一代新能源车为提高续航里程,单电机重量由84kg降至68kg,能效功率由1.89kW/kg增加至2.5kW/kg以上。为了及时将更多的热量传递出去,电机壳体不仅要有高强度,还要将当前常规铝合金的导热系数由90-110W/m〃K提升至140W/m〃K以上,否则严重影响电机运行的可靠性和使用寿命。目前,国内如比亚迪电动汽车电机壳体还是普通压铸铝合金(ADC12),导热性能只有90W/m〃K,抗拉强度达到(250-280)MPa,屈服强度(100-120)MPa,断后伸长率(1.5-2.5)%无法满足高强高散热需求,通常压铸件的成型和强度提升要增加合金元素,这必然带来导热性能的下降,因此市场上还没有能够满足此综合性能要求的高强高导热压铸铝合金材料。
例如,新能源汽车公司提出电机壳体压铸铝合金的性能需要满足抗拉强度>300MPa屈服强度>140MPa,断后伸长率>4%,导热系数>140W/m.K。而目前现有的压铸铝合金中,很难找到合适的材料。因此,开发一种高强度高导热压铸铝合金,并研究其制备与压铸工艺,以满足新能源汽车行业日益提高的优质高性能铝合金压铸件的实际使用要求,成为压铸领域追求的目标之一。本发明即是在这样的背景下,提供一种高强度高导热压铸铝硅合金及其制备与压铸工艺。在保证具有良好铸造性能的前提下,具有优异的综合力学性能与导热性能,从而满足新能源电机壳体以及电控壳体苛刻性能要求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,进一步提高合金的强度与导热性能,基于上述问题,本发明提供了一种高强度高导热AlSi铝合金及其制备方法,具有铸造性优秀,导热性能优秀的特点,该一种高强度高导热AlSi合金能够应用于有特别要求的汽车零部件,根据硅含量不同,低硅含量适用于电机壳体,高硅含量适用于电控壳体。本发明提供一种高强度高导热AlSi铝合金及其制备方法,本发明的技术方案是:
一种高强度高导热AlSi铝合金,其特征在于,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:Cu0.45%-0.65%、Si8.5.%-9.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-315MPa,屈服强度140-150MPa,断后伸长率为4.5-5.6%,导热系数为140-150W/m.K。
所述的Cu0.45%-0.65%、Si9.5.%-10.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、RE(La+Ce)0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%;所述高韧性AlSi铝合金的铸态室温抗拉强度315-335MPa,屈服强度145-165MPa,断后伸长率为5.5-6.5%,导热系数为150-165W/m.K。
所述的Cu0.45%-0.65%、Si10.5%-11.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、RE(La+Ce)0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-318MPa,屈服强度145-158MPa,断后伸长率为4.5-5.9%导热系数为140-155W/m.K。
一种制备高强度高导热AlSi铝合金的方法,包括以下步骤:
S1、按照铝合金材料的配方中各元素的百分比准备原材料;
S2、熔解:将步骤S1中的原材料倒入熔炼炉中升温熔解,温度为700℃-720℃,充分形成铝液,之后将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中,温升至740℃-760℃,依次加入AlSi50、AlMn20和镁锭合金,待完全充分熔解后均匀搅拌20min形成高温铝合金熔体,搅拌过程中温度保持不变;
S3、第一次除渣除气,将炉温控制在740℃-750℃,利用精炼机器将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15-20min;所述精炼剂的流动速度为1-1.3kg/分钟,氩气流量15-20L/分钟,氩气压力控制在0.25-0.35MPa;
S4、扒去浮渣,细化处理,将炉温升至750℃-760℃,加入细化剂Al-Sr10与AlB3,保持20-30min;
S5、第二次除渣除气,将炉温控制至750℃-760℃,利用精炼机器将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15-20min,
S6、扒去浮渣,关闭炉门,进行静置处理,静置时间控制在20-40min;S7、变质处理,将炉温控制至750℃-760℃,加入变质剂Al-RE10保持20-30min,形成铝合金液体
S8、利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌,使炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀,以达到合金元素成分是均匀一致;
S9、GBF在线除气处理:严格控制转速与氩气压力,其中,GBF转速:400-450RPM,氩气压力0.25-0.35MPa,流量:14-18L/分钟,经过两级过滤箱体,高温铝合金液经过充分过滤,将20um直径以上异物完全净化处理掉,而后进行铸锭,严格控制进入分配器铝液温度在670-685℃,得到铝合金。
S10、压铸工序:控制铝合金液温度在690-700℃,通过压铸机进行压铸,该压铸机的料饼厚度为16mm,采用模温机控制模具表面温度,设定为200℃,压射力为410kN,压射时间6s,冷却时间2s,压铸时冲头行程位置:一速位置设定为50mm,二速位置设定为230mm,选择增压位置310mm;
S11、人工时效处理:将压铸后标准样品加入到热处理炉中,设定温度为330℃,保温时间为150分钟,随炉自动冷却到室温,取出样品。
在所述的步骤S3和步骤S5中,所述的精炼剂为RJ-01,该精炼剂加入量为铝合金总质量的0.2-0.4%
在所述的步骤S4中,细化剂Al-Sr10配合AlB3合金进行细化处理,其中细化剂Al-Sr10的加入量为铝合金总质量的0.3-0.5%;AlB3合金的加入量为铝合金总质量的0.7-1.1%。
在所述的步骤S7中,变质剂Al-RE10进行变质处理,该变质剂Al-RE10的加入量为铝合金总质量的0.6-1.0%。
在所述的步骤S9中,所述的两级过滤箱体为依次采用40ppi泡沫陶瓷板和50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤。
在所述的步骤S10中,所述的压铸工序中还包括利用抽真空设备,抽取模具型腔内空气,真空度控制在≤50mbar。
本发明的优点是:本发明提供的高强度高导热压铸AlSi合金的制备方法,不改变常规铝合金压铸生产工艺流程、设备和模具,重点在熔体精炼、变质,细化和热处理工序方面进行工艺集成创新改进,获得的高韧性AlSi合金压铸产品,抗拉强度达300MPa以上,屈服强度达140MPa以上,断后伸长率超过4.5%,导热系数超过140W/m.K,具有重要推广应用价值。
本发明在熔炼过程中采用两次“氩气+溶剂”的除气去渣精炼方法,采用“Sr+B”与“RE”协同变质细化精炼处理工艺,采用40ppi/50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤,并采用高压高真空条件下进行压铸成型,最终获得力学性能,压铸性能,导热性能均较佳的AlSi合金压铸产品。
本发明在保证具有良好铸造性能的前提下,具有优异的综合力学性能与导热性能,从而满足新能源电机壳体以及电控壳体苛刻性能要求。
附图说明
图1为本发明实施例1的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第一种示意图。
图2为本发明实施例1的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第二种示意图。
图3为本发明实施例1的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第三种示意图。
图4为本发明实施例2的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第一种示意图。
图5为本发明实施例2的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第二种示意图。
图6为本发明实施例2的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第三种示意图。
图7为本发明实施例3的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第一种示意图。
图8为本发明实施例3的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第二种示意图。
图9为本发明实施例3的铝硅合金压铸件压铸态金相组织第三种示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明,本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的,并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1:一种高强度高导热AlSi铝合金,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:Cu0.45%-0.65%、Si8.5.%-9.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-315MPa,屈服强度140-150MPa,断后伸长率为4.5-5.6%,导热系数为140-150W/m.K。
本发明还涉及一种高强度高导热AlSi铝合金的方法,具体为:
S1、按照铝合金材料的配方中各元素的百分比准备原材料;
S2、熔解:将步骤S1中的原材料倒入熔炼炉中升温熔解,温度为700℃,充分形成铝液,之后将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中,温升至740℃,依次加入AlSi50、AlMn20和镁锭合金,待完全充分熔解后均匀搅拌20min形成高温铝合金熔体,搅拌过程中温度保持不变;S3、第一次除渣除气,将炉温控制在740℃,利用将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15min;所述精炼剂的流动速度为1kg/分钟,氩气流量15L/分钟,氩气压力控制在0.25MPa;
S4、扒去浮渣,细化处理,将炉温升至750℃,加入细化剂Al-Sr10与AlB3,保持20-30min;
S5、第二次除渣除气,将炉温控制至750℃,将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15min,所述精炼剂的流动速度为1kg/分钟,氩气流量15L/分钟,氩气压力控制在0.25MPa;
S6、扒去浮渣,关闭炉门,进行静置处理,静置时间控制在20min;
S7、变质处理,将炉温控制至750℃,加入变质剂Al-RE10保持20min,形成铝合金液体;
S8、利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌,使炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀,以达到合金元素成分是均匀一致;
S9、GBF在线除气处理:严格控制转速与氩气压力,其中,GBF转速:400RPM,氩气压力0.25MPa,流量:14L/分钟,经过两级过滤箱体,高温铝合金液经过充分过滤,将20um直径以上异物完全净化处理掉,而后进行铸锭,控制进入分配器铝合金液温度在670℃;
S10、压铸工序:控制铝合金液温度在690℃,通过压铸机进行压铸,该压铸机的料饼厚度为16mm,采用模温机控制模具表面温度,设定为200℃,压射力为410kN,压射时间6s,冷却时间2s,压铸时冲头行程位置:一速位置设定为50mm,二速位置设定为230mm,选择增压位置310mm;
S11、人工时效处理:将压铸后标准样品加入到热处理炉中,设定温度为330℃,保温时间为150分钟,随炉自动冷却到室温,取出样品。
在所述的步骤S3和步骤S5中,所述的精炼剂为RJ-01,该精炼剂加入量为铝合金总质量的0.2%
在所述的步骤S4中,细化剂Al-Sr10配合AlB3合金进行细化处理,其中细化剂Al-Sr10的加入量为铝合金总质量的0.3%;AlB3合金的加入量为铝合金总质量的0.7%。
在所述的步骤S7中,变质剂Al-RE10进行变质处理,该变质剂Al-RE10的加入量为铝合金总质量的0.6%。
在所述的步骤S9中,所述的两级过滤箱体为依次采用40ppi泡沫陶瓷板和50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤。
在所述的步骤S10中,还包括利用抽真空设备,抽取模具型腔内空气,真空度控制在≤50mbar。
实施例2:一种高强度高导热AlSi铝合金,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:Cu0.45%-0.65%、Si9.5.%-10.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%;所述高韧性AlSi铝合金的铸态室温抗拉强度315-335MPa,屈服强度145-165MPa,断后伸长率为5.5-6.5%,导热系数为150-165W/m.K。
本发明还涉及一种高强度高导热AlSi铝合金的方法,具体为:
S1、按照铝合金材料的配方中各元素的百分比准备原材料;
S2、熔解:将步骤S1中的原材料倒入熔炼炉中升温熔解,温度为710℃,充分形成铝液,之后将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中,温升至750℃,依次加入AlSi50、AlMn20和镁锭合金,待完全充分熔解后均匀搅拌20min形成高温铝合金熔体,搅拌过程中温度保持不变;S3、第一次除渣除气,将炉温控制在745℃,利用将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持18min;所述精炼剂的流动速度为1.1kg/分钟,氩气流量18L/分钟,氩气压力控制在0.3MPa;
S4、扒去浮渣,细化处理,将炉温升至755℃,加入细化剂Al-Sr10与AlB3,保持25min;
S5、第二次除渣除气,将炉温控制至755℃,将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持18min,所述精炼剂的流动速度为1.2kg/分钟,氩气流量18L/分钟,氩气压力控制在0.3MPa;
S6、扒去浮渣,关闭炉门,进行静置处理,静置时间控制在30min;
S7、变质处理,将炉温控制至755℃,加入变质剂Al-RE10保持25min,形成铝合金液体;
S8、利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌,使炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀,以达到合金元素成分是均匀一致;
S9、GBF在线除气处理:严格控制转速与氩气压力,其中,GBF转速:410RPM,氩气压力0.3MPa,流量:16L/分钟,经过两级过滤箱体,高温铝合金液经过充分过滤,将20um直径以上异物完全净化处理掉,而后进行铸锭,控制进入分配器铝合金液温度在675℃;
S10、压铸工序:控制铝合金液温度在695℃,通过压铸机进行压铸,该压铸机的料饼厚度为16mm,采用模温机控制模具表面温度,设定为200℃,压射力为410kN,压射时间6s,冷却时间2s,压铸时冲头行程位置:一速位置设定为50mm,二速位置设定为230mm,选择增压位置310mm;
S11、人工时效处理:将压铸后标准样品加入到热处理炉中,设定温度为330℃,保温时间为150分钟,随炉自动冷却到室温,取出样品。
在所述的步骤S3和步骤S5中,所述的精炼剂为RJ-01,该精炼剂加入量为铝合金总质量的0.3%
在所述的步骤S4中,细化剂Al-Sr10配合AlB3合金进行细化处理,其中细化剂Al-Sr10的加入量为铝合金总质量的0.4%;AlB3合金的加入量为铝合金总质量的0.9%。
在所述的步骤S7中,变质剂Al-RE10进行变质处理,该变质剂Al-RE10的加入量为铝合金总质量的0.8%。
在所述的步骤S9中,所述的两级过滤箱体为依次采用40ppi泡沫陶瓷板和50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤。
在所述的步骤S10中,还包括利用抽真空设备,抽取模具型腔内空气,真空度控制在≤50mbar。
实施例3:一种高强度高导热AlSi铝合金,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:所述的Cu0.45%-0.65%、Si10.5%-11.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-318MPa,屈服强度145-158MPa,断后伸长率为4.5-5.9%导热系数为140-155W/m.K。,。
本发明还涉及一种高强度高导热AlSi铝合金的方法,具体为:
S1、按照铝合金材料的配方中各元素的百分比准备原材料;
S2、熔解:将步骤S1中的原材料倒入熔炼炉中升温熔解,温度为700℃-720℃,充分形成铝液,之后将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中,温升至740℃-760℃,依次加入AlSi50、AlMn20和镁锭合金,待完全充分熔解后均匀搅拌20min形成高温铝合金熔体,搅拌过程中温度保持不变;
S3、第一次除渣除气,将炉温控制在750℃,利用将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持20min;所述精炼剂的流动速度为1.3kg/分钟,氩气流量20L/分钟,氩气压力控制在0.35MPa;
S4、扒去浮渣,细化处理,将炉温升至760℃,加入细化剂Al-Sr10与AlB3,保持30min;
S5、第二次除渣除气,将炉温控制至760℃,将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持20min,所述精炼剂的流动速度为1.3kg/分钟,氩气流量20L/分钟,氩气压力控制在0.35MPa;
S6、扒去浮渣,关闭炉门,进行静置处理,静置时间控制在40min;
S7、变质处理,将炉温控制至760℃,加入变质剂Al-RE10保持30min,形成铝合金液体;
S8、利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌,使炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀,以达到合金元素成分是均匀一致;
S9、GBF在线除气处理:严格控制转速与氩气压力,其中,GBF转速:450RPM,氩气压力0.35MPa,流量:18L/分钟,经过两级过滤箱体,高温铝合金液经过充分过滤,将20um直径以上异物完全净化处理掉,而后进行铸锭,控制进入分配器铝合金液温度在685℃;
S10、压铸工序:控制铝合金液温度在700℃,通过压铸机进行压铸,该压铸机的料饼厚度为16mm,采用模温机控制模具表面温度,设定为200℃,压射力为410kN,压射时间6s,冷却时间2s,压铸时冲头行程位置:一速位置设定为50mm,二速位置设定为230mm,选择增压位置310mm;
S11、人工时效处理:将压铸后标准样品加入到热处理炉中,设定温度为330℃,保温时间为150分钟,随炉自动冷却到室温,取出样品。
在所述的步骤S3和步骤S5中,所述的精炼剂为RJ-01,该精炼剂加入量为铝合金总质量的0.4%
在所述的步骤S4中,细化剂Al-Sr10配合AlB3合金进行细化处理,其中细化剂Al-Sr10的加入量为铝合金总质量的0.5%;AlB3合金的加入量为铝合金总质量的1.1%。
在所述的步骤S7中,变质剂Al-RE10进行变质处理,该变质剂Al-RE10的加入量为铝合金总质量的1.0%。
在所述的步骤S9中,所述的两级过滤箱体为依次采用40ppi泡沫陶瓷板和50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤。
在所述的步骤S10中,还包括利用抽真空设备,抽取模具型腔内空气,真空度控制在≤50mbar。
本发明在熔炼过程中采用两次“氩气+溶剂”的除气去渣精炼方法,采用“Sr+B”与“RE”协同变质细化精炼处理工艺,采用40ppi/50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤,并采用高压高真空条件下进行压铸成型,最终获得满足力学性能,压铸性能,导热性能AlSi合金压铸产品。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度高导热AlSi铝合金,其特征在于,包括按质量百分比进行成分配制如下元素:Cu0.15%-0.65%、Si8.5.%-11.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.010%-0.035%、B0.0045%-0.01%、La+Ce0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中,杂质总含量不大于0.15%。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高导热AlSi铝合金,其特征在于,所述的Cu0.45%-0.65%、Si8.5.%-9.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce 0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-315MPa,屈服强度140-150MPa,断后伸长率为4.5-5.6%,导热系数为140-150W/m.K。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高导热AlSi铝合金,其特征在于,所述的Cu0.45%-0.65%、Si9.5.%-10.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce 0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%;所述高韧性AlSi铝合金的铸态室温抗拉强度315-335MPa,屈服强度145-165MPa,断后伸长率为5.5-6.5%,导热系数为150-165W/m.K。
4.根据权利要求1所述的一种高强度高导热AlSi铝合金,其特征在于,所述的Cu0.45%-0.65%、Si10.5%-11.5%、Mn0.35%-0.55%、Mg0.3%-0.55%、Fe≤0.25%、Zn≤0.15%、Ca≤20ppm、P≤20ppm、Sr0.015%-0.025%、B0.0045%-0.01%、La+Ce 0.015%-0.035%,余量为Al和杂质,其中杂质总含量不大于0.15%,所述高强度高导热AlSi铝合金铸态室温的抗拉强度305-318MPa,屈服强度145-158MPa,断后伸长率为4.5-5.9%导热系数为140-155W/m.K。
5.一种制备权利要求1至4任意一项高强度高导热AlSi铝合金的方法,其特征在于,
S1、按照铝合金材料的配方中各元素的百分比准备原材料;
S2、熔解:将步骤S1中的原材料倒入熔炼炉中升温熔解,温度为700℃-720℃,充分形成铝液,之后将熔炼炉中铝液体转入到合金炉中,温升至740℃-760℃,依次加入AlSi50、AlMn20和镁锭合金,待完全充分熔解后均匀搅拌20min形成高温铝合金熔体,搅拌过程中温度保持不变;
S3、第一次除渣除气,将炉温控制在740℃-750℃,利用将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15-20min;所述精炼剂的流动速度为1-1.3kg/分钟,氩气流量15-20L/分钟,氩气压力控制在0.25-0.35MPa;
S4、扒去浮渣,细化处理,将炉温升至750℃-760℃,加入细化剂Al-Sr10与AlB3,保持20-30min;
S5、第二次除渣除气,将炉温控制至750℃-760℃,将精炼剂与高纯氩气均匀排进合金炉中,保持15-20min,所述精炼剂的流动速度为1-1.3kg/分钟,氩气流量15-20L/分钟,氩气压力控制在0.25-0.35MPa;
S6、扒去浮渣,关闭炉门,进行静置处理,静置时间控制在20-40min;
S7、变质处理,将炉温控制至750℃-760℃,加入变质剂Al-RE10保持20-30min,形成铝合金液体;
S8、利用机械循环泵将铝合金液体进行充分的搅拌,使炉内高温铝合金液上中下部位温度均匀,以达到合金元素成分是均匀一致;
S9、GBF在线除气处理:严格控制转速与氩气压力,其中,GBF转速:400-450RPM,氩气压力0.25-0.35MPa,流量:14-18L/分钟,经过两级过滤箱体,高温铝合金液经过充分过滤,将20um直径以上异物完全净化处理掉,而后进行铸锭,控制进入分配器铝合金液温度在670-685℃;
S10、压铸工序:控制铝合金液温度在690-700℃,通过压铸机进行压铸,该压铸机的料饼厚度为16mm,采用模温机控制模具表面温度,设定为200℃,压射力为410kN,压射时间6s,冷却时间2s,压铸时冲头行程位置:一速位置设定为50mm,二速位置设定为230mm,选择增压位置310mm;
S11、人工时效处理:将压铸后标准样品加入到热处理炉中,设定温度为330℃,保温时间为150分钟,随炉自动冷却到室温,取出样品。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述的步骤S3和步骤S5中,所述的精炼剂为RJ-01,该精炼剂加入量为铝合金总质量的0.2-0.4%。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述的步骤S4中,细化剂Al-Sr10配合AlB3合金进行细化处理,其中细化剂Al-Sr10的加入量为铝合金总质量的0.3-0.5%;AlB3合金的加入量为铝合金总质量的0.7-1.1%。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述的步骤S7中,变质剂Al-RE10进行变质处理,该变质剂Al-RE10的加入量为铝合金总质量的0.6-1.0%。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述的步骤S9中,所述的两级过滤箱体为依次采用40ppi泡沫陶瓷板和50ppi泡沫陶瓷板对铝液进行双级过滤。
10.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述的步骤S10中,还包括利用抽真空设备,抽取模具型腔内空气,真空度控制在≤50mbar。
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