CN114934215A - 高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法 - Google Patents

高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，公开了高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，该合金各组分质量百分含量为：La：0.1‑0.3％；Sm：0.5‑1.0％；Cu：0.25‑0.5％；Zn：0.15‑0.2％；Mg：1.0‑1.5％；Ti：0.1‑0.14％；Si：0.6‑1.0％；Cr：0.2‑0.3％；Mn：0.13‑0.18％，余量为Al及不可避免的杂质，本发明制备步骤如下：S1、将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔炼，步骤依次为熔化、搅拌、扒渣、精炼、静置和铸造得到稀土铝合金锭坯。本发明通过反向挤压变形加工工艺形成的合金织构提高了合金的热导率，增强了合金的散热性能；最后稀土La和Sm通过晶界强化、细晶强化和时效强化进一步提高了合金的力学性能。

Description

高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效 制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料技术领域，具体为高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法。
背景技术
随着科技进步的飞速发展，社会也进入了科技时代，随之而来的高科技电子产品更是层出不穷和不断更新进步，智能电子数字系统使用频繁，致使电子设备产生的电磁波充斥着人们生活的各个角落，当电磁辐射达到一定剂量时就会产生电磁污染。电磁污染是因为电子产品、广播、微波和手机通讯塔台等频繁使用且不间断，使地面上的电磁辐射大幅度增加，对人体健康造成巨大威胁，从而引发人体记忆、思考和判断力下降，甚至引发严重肿瘤性疾病和癌变等。此外，电磁辐射干扰可导致通讯系统受损并发生事故，如导弹发射失误、飞机故障等，若信号受到干扰与破坏，可直接影响电器电子设备的正常工作，造成信息失误、控制失灵和通讯不畅等。另外高强度电磁感应和辐射还可引起易爆物质和电爆兵器控制失灵，发生意外爆炸等。因此，电磁屏蔽作为最有效、最常用的防电磁辐射保护方法，越来越受到关注，也成为当前热点研究问题，且发展高效能屏蔽材料是其中最重要的环节之一。
目前，电磁屏蔽是解决上述电磁辐射危害的重要方法之一，根据S.A.Schelkunoff电磁屏蔽理论，屏蔽材料对入射电磁波的损耗或衰减有三种机制，即反射损耗、吸收损耗和屏蔽体内部界面多重反射损耗。研究表明反射损耗和吸收损耗与合金的电导率和电磁率密切相关，屏蔽体内部界面多重反射损耗受本体材料晶体结构的影响很大。屏蔽体的有效性用屏蔽效能(SE)来度量，其单位用分贝(dB)表示，它表征屏蔽体对电磁波的衰减程度。日常生活中，屏蔽效果范围一般为SE＝30-120dB，屏蔽效果由弱到强，用途范围也因此不同，从一般工商业电子产品到军工灵敏精密仪器。
金属材料凭借导电性能优良，同时兼具较高的力学性能、较低的密度、良好的导热性能和低廉的价格，成为有效的电磁屏蔽材料之一。铝及其合金是现今用量最大的有色金属工程结构材料，电磁屏蔽性能良好，作为屏蔽材料，与传统金属比较，密度低；与复合材料比较，对环境友好且成本低。然而，对于一些专用复杂电子系统设备或仪器，一般用于其外壳部位，不仅要求外壳零部件具有良好的电磁屏蔽性能，还应同时满足优良的力学性能以抵抗外界的破坏，同时将产生的热量及时导出，以保证设备或仪器不会因为过热而不能正常使用，这就需要良好的散热性能。合金元素的种类和含量对铝合金的电磁屏蔽性能、导热性能和力学性能均可产生影响。通过合适的成分设计，在铝合金金中添加稀土元素，同时辅以相应的变形加工方式和热处理工艺来制备兼具高强、散热性优良和好的电磁屏蔽性能的稀土铝合金，可以为科技进步带来更多具有电磁辐射的产品预防和减轻电磁波损害，并扩展稀土铝合金材料在电磁屏蔽领域的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，解决了背景技术中所提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，各组分质量百分含量包括：La：0.1-0.3％；Sm：0.5-1.0％；Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。
作为本发明的优选实施方式，包括以下步骤：
S1、将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔化、搅拌、精炼、扒渣、静置和铸造得到稀土铝合金锭坯；
S2、锭坯通过反向挤压工艺得到稀土铝合金型材；
S3、将获得的型材进行振动时效处理+T6时效热处理工艺，制备出高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金。
作为本发明的优选实施方式，将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔炼的具体方法为：
S1、按照组分合金配比将铝源、锌源和镁源放入到熔炼炉进行一次升温熔化；
S2、然后进行二次升温加入铜源、钛源和铬源，熔化后进行一次搅拌、精炼和扒渣；
S3、继续进行三次升温加入镧源、钐源、硅源和锰源，熔化后进行二次搅拌、精炼和扒渣；
S4、扒渣后降温并静置，最后铸造得到合金锭坯。
作为本发明的优选实施方式，所述铝源、锌源和镁源主要是纯铝、纯锌和纯镁，一次升温温度为680-700℃。
作为本发明的优选实施方式，所述二次升温温度为700-720℃，铜源、钛源和铬源主要是铝铜中间合金、铝钛中间合金和铝铬中间合金，搅拌时间为6-10min，精炼时间为10-15min。
作为本发明的优选实施方式，所述三次升温温度为720-740℃，镧源、钐源、硅源和锰源主要是铝镧中间合金、铝钐中间合金、铝硅中间合金和铝锰中间合金，搅拌时间为5-8min，精炼时间为15-20min。
作为本发明的优选实施方式，所述降温温度为660-700℃，静置时间为25-35min，铸造温度为670-690℃。
作为本发明的优选实施方式，锭坯反向挤压工艺参数为：锭坯预热温度为330-360℃，模具预热温度为460-490℃，挤压筒预热温度为380-420℃，挤压温度为400-450℃，挤压速度为0.6-1.2m/min，挤出速度为20-50m/min，挤压后12h内进行张力拉伸，拉伸率为0.4-1.0％。
作为本发明的优选实施方式，所述反向挤压型材振动时效的共振频率范围为1000-3000次/分钟，振动时效时间为40-60min。
作为本发明的优选实施方式，所述反向挤压型材振动时效后进行的T6时效热处理工艺为：固溶温度为520-540℃，保温2-4h，冷却转移时间为4-8s，取出后进行水淬，水淬温度为70-90℃，然后进行人工时效，时效温度为180-210℃，时效时间为4-8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明中稀土元素La和Sm作为高活性元素，易与合金中的金属元素及杂质生成更多的金属间化合物，一方面使得合金中晶粒变小，第二相粒子增多，导致了晶界面增多，从而增大了对入射电磁波的反射量和吸收量，提高了合金的电磁屏蔽性能；另一方面减少了合金杂质，增加合金纯度，提高电导率，也增强合金电磁屏蔽性能。
2、本发明中反向挤压工艺形成的合金织构提高了合金的导热率，增强了合金的散热性能，并且经挤压变形形成尺寸大小均一的等轴晶粒，减少非等轴晶粒对电子的阻碍作用，增强电导率，还改善了电磁屏蔽性能，同时也进一步增强了力学性能。
3、本发明中稀土元素La和Sm由于其在铝合金中固溶度较低和活性较高的特点，能够通过与合金其他元素和杂质生成金属间化合物，通过晶界强化、细晶强化、及经反向挤压产生的变形强化和后续振动+T6双时效热处理的时效强化作用共同提高了铝合金的力学性能。
4、本发明中利用稀土元素改善和增强铝合金材料的内部结构，结合相应的反向挤压变形加工技术和振动+T6双时效工艺能够开发出高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金。
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制备得到的铸态稀土铝合金的微观组织图片；
图2为本发明实施例4制备得到的反向挤压稀土铝合金的微观组织图片；
图3为本发明实施例4制备得到的振动+T6双时效稀土铝合金的微观组织图片。
具体实施方式
请参阅图1-3，本发明提供技术方案：本发明提供了高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金，各组分质量百分含量为：La：0.1-0.3％，更优选为0.15-0.25％，最优选为0.2％；Sm：0.5-1.0％，更优选为0.7-0.9％，最优选为0.8％；Cu：0.25-0.5％，更优选为0.3-0.4％，最优选为0.35％；Zn：0.15-0.2％，更优选为0.16-0.18％，最优选为0.17％；Mg：1.0-1.5％，更优选为1.2-1.4％，最优选为1.3％；Ti：0.1-0.14％；更优选为0.11-0.13％，最优选为0.12％；Si：0.6-1.0％，更优选为0.7-0.9％，最优选为0.8％；Cr：0.2-0.3％，更优选为0.22-0.27％，最优选为0.25％；Mn：0.13-0.18％，更优选为0.14-0.17％，最优选为0.15％，余量为Al及不可避免的杂质。在本发明中，所述杂质元素可以为Fe和Ni，Fe在稀土铝合金中的质量含量优选≤0.25％，Ni在稀土铝合金中的质量含量优选≤0.03％。
本发明提供了上述技术方案所述的稀土铝合金的制备方法，包括以下步骤：
S1、将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔化、搅拌、精炼、扒渣、静置和铸造得到稀土铝合金锭坯；
S2、锭坯通过反向挤压工艺得到稀土铝合金型材；
S3、将获得的型材进行振动时效处理+T6时效热处理工艺，得到高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金型材。
本发明对所述熔炼和铸造的方法优化为熔化、搅拌、精炼、扒渣、静置和铸造的顺序制备锭坯，且重要步骤有参数范围的设定，其他无特殊限制步骤的，均采用本领域技术人员熟知的铝合金锭坯的制备方法即可。
在本发明中，所述铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源的用量能够使制备得到的稀土铝合金的成分为上述技术方案所述的成分即可。
本发明对所述铝源、锌源和镁源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的纯铝锭、锌锭和镁锭即可，可由市场购买获得。
本发明对所述铜源、钛源和铬源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铝铜、铝钛和铝铬中间合金即可，优选为含铜质量为3％的铝铜中间合金，含钛质量为5％的铝钛中间合金和含铬质量为15％的铝铬中间合金，上述原材料均可由市场购买获得。
本发明对所述镧源、钐源、硅源和锰源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铝镧、铝钐、铝硅和铝锰中间合金即可，优选为含镧质量为20％的铝镧中间合金、含钐10％的铝钐中间合金、含硅质量为12％的铝硅中间合金和含锰质量为5％的铝锰中间合金，上述原材料均可由市场购买获得。
在本发明中，所述熔炼的方法优选为：
(1)按照组分合金配比将铝源、锌源和镁源放入到熔炼炉进行一次升温熔化；
(2)然后进行二次升温加入铜源、钛源和铬源，熔化后进行一次搅拌、精炼和扒渣；
(3)继续进行三次升温加入镧源、钐源、硅源和锰源，溶化后进行二次搅拌、精炼和扒渣；
(4)扒渣后降温并静置，最后铸造得到合金锭坯。
本发明优选将铝源、锌源和镁源进行一次升温并熔化，所述一次升温的温度优选为680-700℃，更优选为685-695℃，最优选为690℃。
在本发明中，所述二次升温的温度优选为700-720℃，更优选为705-715℃，最优选为710℃。二次升温后加入铜源、钛源和铬源，待其溶化后进行一次搅拌、精炼和扒渣。搅拌时间优选为6-10min，更优选为7-9min，最优选为8min；精炼时间为10-15min，更优选为11-14min，最优选为12min。
在本发明中，所述三次升温的温度优选为720-740℃，更优选为725-735℃，最优选为730℃。三次升温后加入镧源、钐源、硅源和锰源，待其溶化后进行二次搅拌、精炼和扒渣。搅拌时间优选为5-8min，更优选为6-7min，最优选为6min；精炼时间为15-20min，更优选为16-19min，最优选为18min。
本发明待其合金熔化后进行搅拌，即使用带有钛棒的电动搅拌器进行机械搅拌。
本发明待其合金液搅拌后进行精炼，即使用精炼剂除去以氢气为主的气体等，同时也具有去除微轻杂质的作用。
本发明待其合金熔化后进行扒渣，即使用扒渣工具撇去熔体表面浮渣。
本发明对所述精炼剂的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铝合金熔炼精炼剂即可，可由市场购买获得。
在本发明中，所述铸造的方法优选为：将合金液降温静置后浇入模具中，铸造得到锭坯。
在本发明中，所述合金液的降温温度优选为660-700℃，更优选为670-690℃，最优选为680℃；所述的静置时间优选为25-35min，更优选为28-32min，最优选为30min；所述的铸造温度优选为670-690℃，更优选为675-685℃，最优选为680℃。
本发明将铸件进行反向挤压加工前预先将锭坯车削去除表面氧化层。在本发明中，所述锭坯预热温度为330-360℃，更优选为340-350℃，最优选为345℃；模具预热温度为460-490℃，更优选为470-480℃，最优选为475℃；挤压筒预热温度为380-420℃，更优选为390-410℃，最优选为400℃；挤压温度为400-450℃，更优选为410-440℃，最优选为425℃；挤压速度为0.6-1.2m/min，更优选为0.7-1.1m/min，最优选为0.9m/min；挤出速度为20-50m/min，更优选为30-40m/min，最优选为35m/min；挤压后12h内进行张力拉伸，拉伸率为0.4-1.0％，更优选为0.5-0.9％，最优选为0.7％。
本发明所述优选的振动时效共振频率范围为1000-3000次/分钟，更优选为1500-2500次/分钟，最优选为2000次/分钟；振动时效时间为40-60min，更优选为45-55min，最优选为50min。
本发明所述优选的T6时效热处理工艺具体为：所述固溶温度为520-540℃，更优选为525-535℃，最优选为530℃；保温2-4h，更优选为2.5-3.5h，最优选为3h；冷却转移时间为4-8s，更优选为5-7s，最优选为6s；取出后进行水淬，水淬温度为70-90℃，更优选为75-85℃，最优选为80℃；然后进行人工时效，时效温度为180-210℃，更优选为190-200℃，最优选为195℃；时效时间为4-8h，更优选为5-7h，最优选为6h。
实施例1
将铝锭、锌锭和镁锭按照合金配比放入到熔炼炉中进行一次升温到680℃进行熔化；待熔液全部熔化后，进行二次升温至700℃，加入Al-3％Cu中间合金、Al-5％Ti中间合金和Al-15％Cr中间合金，待合金全部熔化后，搅拌熔液6min，继续加入精炼剂，精炼10min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后继续进行三次升温至720℃，依次顺序一起加入Al-20％La中间合金、Al-10％Sm中间合金、Al-12％Si中间合金和Al-5％Mn中间合金，待合金全部熔化后，进行二次搅拌，搅拌时间为5min，继续加入精炼剂，精炼15min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后降温至660℃，接着静置25min，调整至铸造温度为670℃，进行铸造，得到锭坯；将锭坯车削去除表面氧化层，进行反向挤压变形加工，参数调整为，锭坯预热温度为330℃、模具预热温度为460℃、挤压筒预热温度为380℃、挤压温度为400℃、挤压速度为0.6m/min、挤出速度为20m/min、挤压后12h内拉伸率为0.4％，得到稀土铝合金型材；继续进行振动时效，共振频率为1000次/分钟和振动时效时间为40min；然后进行二次T6时效热处理，其工艺为，固溶温度为520℃、保温2h、冷却转移时间为4s、水淬温度为70℃、人工时效温度为180℃、时效时间为4h，制备高强散热高电磁屏蔽效能稀土铝合金。
电磁屏蔽效能(dB)测试方法按照GJB 8820-2015电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法进行测定，测试样品频率范围为30-1500MHz，测试结果如表1所示，表1为本发明实施例制备得到的稀土铝合金电磁屏蔽效能(dB)测试结果；力学性能测试方法按照GBT 228.1-2010金属材料拉伸试验方法进行测定，测试结果见表2，表2内力学性能测试结果为本发明实施例制备得到的稀土铝合金测试结果；导率系数测试方法按照GBT 3651-2008金属高温导热系数测量方法进行测定，测试结果见表2，表2内电导率测试结果为本发明实施例制备得到的稀土铝合金测试结果。
实施例2
将铝锭、锌锭和镁锭按照合金配比放入到熔炼炉中进行一次升温到690℃进行熔化；待熔液全部熔化后，进行二次升温至710℃，加入Al-3％Cu中间合金、Al-5％Ti中间合金和Al-15％Cr中间合金，待合金全部熔化后，搅拌熔液8min，继续加入精炼剂，精炼13min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后继续进行三次升温至730℃，依次顺序一起加入Al-20％La中间合金、Al-10％Sm中间合金、Al-12％Si中间合金和Al-5％Mn中间合金，待合金全部熔化后，进行二次搅拌，搅拌时间为7min，继续加入精炼剂，精炼17min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后降温至670℃，接着静置28min，调整至铸造温度为675℃，进行铸造，得到锭坯；将锭坯车削去除表面氧化层，进行反向挤压变形加工，参数调整为，锭坯预热温度为340℃、模具预热温度为470℃、挤压筒预热温度为390℃、挤压温度为410℃、挤压速度为0.7m/min、挤出速度为30m/min、挤压后12h内拉伸率为0.5％，得到稀土铝合金型材；继续进行振动时效，共振频率为1500次/分钟和振动时效时间为45min；然后进行二次T6时效热处理，其工艺为，固溶温度为525℃、保温2.5h、冷却转移时间为5s、水淬温度为75℃、人工时效温度为190℃、时效时间为5h，制备最终高强散热高电磁屏蔽效能稀土铝合金。
实施例3
将铝锭、锌锭和镁锭按照合金配比放入到熔炼炉中进行一次升温到700℃进行熔化；待熔液全部熔化后，进行二次升温至720℃，加入Al-3％Cu中间合金、Al-5％Ti中间合金和Al-15％Cr中间合金，待合金全部熔化后，搅拌熔液10min，继续加入精炼剂，精炼15min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后继续进行三次升温至740℃，依次顺序一起加入Al-20％La中间合金、Al-10％Sm中间合金、Al-12％Si中间合金和Al-5％Mn中间合金，待合金全部熔化后，进行二次搅拌，搅拌时间为8min，继续加入精炼剂，精炼20min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后降温至700℃，接着静置35min，调整至铸造温度为690℃，进行铸造，得到锭坯；将锭坯车削去除表面氧化层，进行反向挤压变形加工，参数调整为，锭坯预热温度为360℃、模具预热温度为490℃、挤压筒预热温度为420℃、挤压温度为450℃、挤压速度为1.2m/min、挤出速度为50m/min、挤压后12h内拉伸率为1.0％，得到稀土铝合金型材；继续进行振动时效，共振频率为3000次/分钟和振动时效时间为60min；然后进行二次T6时效热处理，其工艺为，固溶温度为540℃、保温4h、冷却转移时间为8s、水淬温度为90℃、人工时效温度为210℃、时效时间为8h，制备最终高强散热高电磁屏蔽效能稀土铝合金。
实施例4
实施例4中采用最优选参数进行制备。将铝锭、锌锭和镁锭按照合金配比放入到熔炼炉中进行一次升温到690℃进行熔化；待熔液全部熔化后，进行二次升温至710℃，加入Al-3％Cu中间合金、Al-5％Ti中间合金和Al-15％Cr中间合金，待合金全部熔化后，搅拌熔液8min，继续加入精炼剂，精炼12min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后继续进行三次升温至730℃，依次顺序一起加入Al-20％La中间合金、Al-10％Sm中间合金、Al-12％Si中间合金和Al-5％Mn中间合金，待合金全部熔化后，进行二次搅拌，搅拌时间为6min，继续加入精炼剂，精炼18min，精炼完成后进行扒渣，撇去熔体表面浮渣；然后降温至680℃，接着静置30min，调整至铸造温度为680℃，进行铸造，得到锭坯；将锭坯车削去除表面氧化层，进行反向挤压变形加工，参数调整为，锭坯预热温度为345℃、模具预热温度为475℃、挤压筒预热温度为400℃、挤压温度为425℃、挤压速度为0.9m/min、挤出速度为35m/min、挤压后12h内拉伸率为0.7％，得到稀土铝合金型材；继续进行振动时效，共振频率为2000次/分钟和振动时效时间为50min；然后进行二次T6时效热处理，其工艺为，固溶温度为530℃、保温3h、冷却转移时间为6s、水淬温度为80℃、人工时效温度为195℃、时效时间为6h，制备最终高强散热高电磁屏蔽效能稀土铝合金。
表1本发明实施例制备得到的稀土铝合金屏蔽效能测试结果
Figure BDA0003663358360000111
表2本发明实施例制备得到的稀土铝合金散热性能和力学性能结果
Figure BDA0003663358360000121
由表1可知，本发明实施例制备的稀土铝合金在测试频率范围为30-1500MHz范围内，表现出了优良的电磁屏蔽效果，SE值在70-120dB之间，能够满足适用于军工精密和灵敏仪器等需求电磁屏蔽较高的仪器设备装置。
对本发明实施例4制备的铸态稀土铝合金锭坯采用日本奥林巴斯GX71倒置金相显微镜按照GB/T 13298-2015《金属显微组织检验方法》进行组织观察，图1为本发明实施例4制备得到的铸态铝合金的组织图片，从图1可以看出，铸态组织比较均匀，平均晶粒粒度约为30μm。图2为本发明实施例4制备得到的反向挤压稀土铝合金的组织图片，由图2可知，反向挤压变形加工后得到的组织较原始铸态组织明显细化，沿着挤压方向可以清晰的看到再结晶区和未再结晶区，再结晶区平均晶粒尺寸为10微米。图3为本发明实施例4制备得到的振动+T6双时效稀土铝合金的组织图片，由图3可知，双时效后得到的组织较原始铸态组织出现了更多的细小均匀的析出相，沿着晶界和晶内均匀分布，钉扎了晶界和晶内，阻止了位错运动和滑移，提高了合金的力学性能。
对比例1
按照实施例4方法制备得到稀土铝合金，与实施例4不同的是，对比例1得到的稀土铝合金中的成分不含有稀土元素La和Sm，其合金成分为：Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。电磁屏蔽效能、导热率和力学性能分别按照实施例1中的GJB 8820-2015电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法、GBT 228.1-2010金属材料拉伸试验方法和GBT12966-2008铝合金电导率涡流测试方法进行测定。
对比例2
按照实施例4方法制备得到稀土铝合金，与实施例4不同的是，对比例2得到的稀土铝合金中的成分只含有稀土元素La，而不含Sm，其合金成分为：La：0.1-0.3％；Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。
对比例3
按照实施例4方法制备得到稀土铝合金，与实施例4不同的是，对比例3得到的稀土铝合金中的成分只含有稀土元素Sm，而不含La，其合金成分为：Sm：0.5-1.0％；Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。
上述3个对比例的电磁屏蔽效能、力学性能和导热系数均按照实施例1中的GJB8820-2015电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法、GBT 228.1-2010金属材料拉伸试验方法和GBT3651-2008金属高温导热系数测量方法进行测定。
由表1和表2中实施例与对比例对比可知，对比例组成成分在没有稀土元素或缺少任意稀土元素后，同等条件下测试的电磁屏蔽效能，都低于本发明成分十几至几十dB，其导热率和力学性能也低于实施例，可见本发明成分中元素的协同作用是至关重要的。以上实施例可知，本发明提供了高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，成分为La：0.1-0.3％；Sm：0.5-1.0％；Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。本发明通过加入微量稀土La和Sm调节铝合金中生成的金属间化合物的大小、数量、形态和分布，结合反向挤压工艺和振动+T6双时效使得合金晶粒被细化，相粒子增多、晶界面增加，增大了入射电磁波的反射量和吸收量，提高了合金电磁屏蔽性能；同时通过双时效处理生成的大量析出相，减弱晶格畸变，提高合金电导率，增强电磁屏蔽性能；另外反向挤压形成的合金织构提高了合金的导热率，增强了合金的散热性能；最后稀土La和Sm协同作用通过晶界强化、细晶强化和时效强化进一步提高了合金的力学性能。基于上述新合金成分及其制备方法的设计得到了多功能高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金，其电磁屏蔽性能能够满足一般工商业产品，甚至满足军用精密仪器和设备。

Claims (10)

1.高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金，其特征在于：各组分质量百分含量包括：La：0.1-0.3％；Sm：0.5-1.0％；Cu：0.25-0.5％；Zn：0.15-0.2％；Mg：1.0-1.5％；Ti：0.1-0.14％；Si：0.6-1.0％；Cr：0.2-0.3％；Mn：0.13-0.18％，余量为Al及不可避免的杂质。
2.权利要求1所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔化、搅拌、精炼、扒渣、静置和铸造得到稀土铝合金锭坯；
S2、锭坯通过反向挤压工艺得到稀土铝合金型材；
S3、将获得的型材进行振动时效处理+T6时效热处理工艺，制备出高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金。
3.根据权利要求2所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：将铝源、镧源、钐源、铜源、锌源、镁源、钛源、硅源、铬源和锰源进行熔炼的具体方法为：
S1、按照组分合金配比将铝源、锌源和镁源放入到熔炼炉进行一次升温熔化；
S2、然后进行二次升温加入铜源、钛源和铬源，熔化后进行一次搅拌、精炼和扒渣；
S3、继续进行三次升温加入镧源、钐源、硅源和锰源，熔化后进行二次搅拌、精炼和扒渣；
S4、扒渣后降温并静置，最后铸造得到合金锭坯。
4.根据权利要求3所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述铝源、锌源和镁源主要是纯铝、纯锌和纯镁，一次升温温度为680-700℃。
5.根据权利要求3所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述二次升温温度为700-720℃，铜源、钛源和铬源主要是铝铜中间合金、铝钛中间合金和铝铬中间合金，搅拌时间为6-10min，精炼时间为10-15min。
6.据权利要求3所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述三次升温温度为720-740℃，镧源、钐源、硅源和锰源主要是铝镧中间合金、铝钐中间合金、铝硅中间合金和铝锰中间合金，搅拌时间为5-8min，精炼时间为15-20min。
7.根据权利要求3所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述降温温度为660-700℃，静置时间为25-35min，铸造温度为670-690℃。
8.根据权利要求3所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：锭坯反向挤压工艺参数为：锭坯预热温度为330-360℃，模具预热温度为460-490℃，挤压筒预热温度为380-420℃，挤压温度为400-450℃，挤压速度为0.6-1.2m/min，挤出速度为20-50m/min，挤压后12h内进行张力拉伸，拉伸率为0.4-1.0％。
9.根据权利要求2所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其高效反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述反向挤压型材振动时效的共振频率范围为1000-3000次/分钟，振动时效时间为40-60min。
10.根据权利要求2所述的高强散热高电磁屏蔽效能的稀土铝合金及其反向挤压双时效制备方法，其特征在于：所述反向挤压型材振动时效后进行的T6时效热处理工艺为：固溶温度为520-540℃，保温2-4h，冷却转移时间为4-8s，取出后进行水淬，水淬温度为70-90℃，然后进行人工时效，时效温度为180-210℃，时效时间为4-8h。
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