CN115917024A - Al-Si-Fe铸造合金 - Google Patents
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Abstract
公开了新型铸造铝合金。所述新型铸造铝合金可以包含6.0至11.5重量％的Si、0.30至0.80重量％的Fe、可选的0.07至0.20重量％的X(其中X选自由Mg、Mo、Zr及其组合组成的群组)、以及可选的100至500ppm的Sr，余量为铝和不可避免的杂质。所述新型铸造铝合金可以被高压模铸成复杂形状。所述新型铸造铝合金可用于例如散热器/天线应用中。
Description
背景技术
铝合金可用于各种应用中。例如，铸造(casting或foundry)铝合金用于十几个行业，包括例如汽车和消费电子行业。
发明内容
概括地说，本公开涉及新型铸造铝合金和相关联的产品。该新型铸造铝合金通常包含6.0至11.5重量％的Si、0.30至0.80重量％的Fe、可选的0.07至0.20重量％的X(其中X选自由Mg、Mo、Zr及其组合组成的群组)、以及可选的100至500 ppm的Sr、余量为铝和不可避免的杂质(在一些情况下由这些或基本上由这些组成)。新型铸造铝合金可以实现性能的改进组合，诸如强度、热导率、耐腐蚀性、流动性和耐模焊性中的两种或多种的改进组合。
i.
成分
如上所述，该新型铸造铝合金通常包含6.0至11.5重量％的Si。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含至少7.0重量％的Si。在另一实施例中，新型铸造铝合金包含至少8.0重量％的Si。在又一实施例中，新型铸造铝合金包含至少8.5重量％的Si。在另一实施例中，新型铸造铝合金包含至少9.0重量％的Si。在又一实施例中，新型铸造铝合金包含至少9.5重量％的Si。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于11.0重量％的Si。在另一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于10.5重量％的Si。
如上所述，该新型铸造铝合金通常包含0.30至0.80重量％的Fe。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含至少0.35重量％的Fe。在另一实施例中，该新型铸造铝合金包含至少0.40重量％的Fe。在又一实施例中，该新型铸造铝合金包含至少0.45重量％的Fe。在另一实施例中，该新型铸造铝合金包含至少0.50重量％的Fe。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.75重量％的Fe。在另一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.70重量％的Fe。在又一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.65重量％的Fe。
如上所述，该新型铸造铝合金可以可选地含有0.07至0.20重量％的X，其中X选自由Mg、Mo、Zr及其组合组成的群组。例如，X族元素可以提供增强的强度。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含0.07至0.18重量％的X。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含0.07至0.15重量％的X。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含0.07至0.12重量％的X。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含0.07至0.10重量％的X。
在其他实施例中，该新型铸造铝合金基本上不含Mg、Mo和Zr中的全部，具有小于0.07重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。在另一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.05重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。在又一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.04重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。在又一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.03重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。在又一实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于0.02重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。
如上所述，该新型铸造铝合金可以可选地含有锶(Sr)，例如100至500ppm的Sr。在其它实施例中，该新型铸造铝合金基本上不含锶、具有小于100 ppm的Sr。在一个实施例中，该新型铸造铝合金包含不大于50 ppm的Sr。在一个实施例中，新型铸造铝合金包含不大于25 ppm的Sr。在又一实施例中，新型铸造铝合金包含不大于10 ppm的Sr。
该新型铸造铝合金的余量通常是铝和不可避免的杂质。在这点上，该新型铸造铝合金通常基本上不含铜(Cu)、锰(Mn)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、锌(Zn)和钒(V)中的全部。
如本文所用，“基本上不含铜”是指该新型铝合金含有少于0.10重量％的Cu。在一个实施例中，新型铝合金含有不大于0.05重量％的Cu。在另一实施例中，新型铝合金含有不大于0.03重量％的Cu。在又一实施例中，新型铝合金含有不大于0.01重量％的Cu。
如本文所用，“基本上不含锰”是指该新型铝合金含有少于0.05重量％的Mn。在一个实施例中，新型铝合金含有不大于0.04重量％的Mn。在另一实施例中，新型铝合金含有不大于0.03重量％的Mn。在又一实施例中，新型铝合金含有不大于0.02重量％的Mn。
如本文所用，“基本上不含锌”是指该新型铝合金含有少于0.10重量％的Zn。在一个实施例中，新型铝合金含有不大于0.05重量％的Zn。在另一实施例中，新型铝合金含有不大于0.03重量％的Zn。在又一实施例中，新型铝合金含有不大于0.01重量％的Zn。
如本文所用，当提及钛、铬、镍和钒中的任何一种时，“基本上不含”是指新型铝合金含有不大于0.04重量％的那些元素中的任何一种，即新型铝合金含有不大于0.04重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种。在一个实施例中，新型铝合金含有不大于0.03重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种。在一个实施例中，新型铝合金含有不大于0.02重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种。在一个实施例中，Ti、Cr、Ni和V的累计量不超过0.10重量％。在另一实施例中，Ti、Cr、Ni和V的累计量不超过0.08重量％。在又一实施例中，Ti、Cr、Ni和V的累计量不超过0.06重量％。
ii.
处理
新型铸造铝合金可以使用任何合适的铸造方法铸造。在一个实施例中，使用高压模铸(high presssure die casting，HPDC)对新型铸造铝合金进行形状铸造。在另一实施例中，新型铸造铝合金被形状铸造成形状铸造产品(例如，复杂形状的铸造产品)。在一个实施例中，形状铸造产品是散热器。在一个实施例中，形状铸造产品呈天线的形式。在一个实施例中，形状铸造产品具有1.5至5.0 mm的壁厚。在一个实施例中，形状铸造产品具有50至100mm的高度。新型铸造铝合金可以以任何合适的状态提供，包括铸态状态。
iii.
性能
如上所述，新型铸造铝合金可以实现性能的改进组合，诸如强度、热导率、耐腐蚀性、流动性和耐模焊性中的至少两种的改进组合。机械性能可以根据ASTM E8和B557测量(例如，当定向凝固时)。耐模焊性可以通过铸造合金来确定。
在一个实施例中，新型铸造铝合金实现了至少65 MPa的拉伸屈服强度。在一个实施例中，新型铸造铝合金实现了至少2％的伸长率。
在一个实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少160 W/m/℃的热导率。热导率可以使用ASTM E1461的ASTM等式1的等式1、使用根据ASTM E1461-13获得的热扩散率结果、根据ASTM E1269-11(2018)获得的比热容结果和根据ASTM B311-17获得的密度结果来测量。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少170 W/m/℃的热导率。在又一个实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少175 W/m/℃的热导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少180 W/m/℃的热导率。在又一个实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少185W/m/℃的热导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少190 W/m/℃的热导率。在又一个实施例中，新型铸造铝合金实现了25℃温度下至少195 W/m/℃或更高的热导率。
在一个实施例中，新型铸造铝合金实现了至少38％ IACS(国际退火铜标准)的电导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少39％ IACS的电导率。在又一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少40％ IACS的电导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少41％ IACS的电导率。在又一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少42％ IACS的电导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少43％ IACS的电导率。在又一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少44％ IACS的电导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少45％ IACS的电导率。在又一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少46％ IACS的电导率。在另一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少47％ IACS的电导率。在又一实施例中，新型铸造铝合金实现了至少48％ IACS或更多的电导率。
在一个实施例中，新型铸造铝合金是耐腐蚀的。如本文所用，“耐腐蚀的”是指当根据ASTM G110测试时，与常规合金A356相比，新型铸造铝合金实现了相同或更好的耐腐蚀性。
在一个实施例中，新型铸造铝合金具有良好的流动性。如本文所用，“良好的流动性”是指在类似的高压压铸条件下，与常规合金A365相比，新型铸造铝合金实现了相同或更好的流动性。
在一个实施例中，新型铸造铝合金是耐模焊的，其中从模具中移除铸态铝合金产品，而不会损坏铸造产品和/或不粘附到模具。模焊可能发生在高压模铸期间，其中熔融铝焊接到模具表面。在一些实施例中，本文所述的新型铸造铝合金可以在不焊接到模具上的情况下进行铸造。
具体实施方式
示例1
对六种铝合金进行定向凝固。合金的组成在下面的表1中示出。
表1——合金成分
| 合金* | Si(重量％) | Fe(重量％) | Sr(ppm) |
| 1 | 10.7 | 0.52 | 170 |
| 2 | 10.5 | 0.51 | -- |
| 3 | 8.6 | 0.51 | -- |
| 4 | 6.7 | 0.52 | -- |
| 5 | 5.0 | 0.55 | 20 |
| 6 | 3.1 | 0.55 | -- |
*合金的余量是铝和杂质。所有的合金含有少于0.01重量％的Cu。所有的合金含有少于0.02重量％的Mn。所有的合金含有少于0.03重量％的Mg。所有的合金含有少于0.01重量％的铬、镍、锌、钛和锆中的每一种。所有的合金含有少于0.02重量％的V。其余的杂质全部各自小于0.01重量％。
在不同温度下测量合金的热导率，其结果在以下表2中示出。可以使用ASTM E1461的等式1、使用根据ASTM E1461-13获得的热扩散率结果、根据ASTM E1269-11(2018)获得的比热容结果和根据ASTM B311-17获得的密度结果来测量热导率。
表2-热导率结果
如图所示，合金实现了高热导率。进一步，预期合金1-4由于其硅含量而实现良好的流动性。预期合金1-2具有优异的流动性。
虽然已经详细描述了本公开的各种实施例，但是显然本领域技术人员将会想到这些实施例的修改和调整。然而，应当清楚地理解，此类修改和调整在本公开的精神和范围内。
Claims (23)
1.一种铸造铝合金，其包含：
6.0至11.5重量％的Si；
0.30至0.80重量％的Fe；
可选的0.07至0.20重量％的X，其中X选自由Mg、Mo、Zr及其组合组成的群组；以及
可选的100至500ppm的Sr；
余量为铝和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的铸造铝合金，其包含至少7.0重量％的Si、或至少8.0重量％的Si、或至少9.0重量％的Si、或至少9.5重量％的Si。
3.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其包含不大于11.0重量％的Si、或不大于10.5重量％的Si。
4.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其包含至少0.35重量％的Fe、或至少0.40重量％的Fe、或至少0.45重量％的Fe、或至少0.50重量％的Fe。
5.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其包含不大于0.75重量％的Fe、或不大于0.70重量％的Fe、或不大于0.65重量％的Fe。
6.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其中所述铸造铝合金包含X。
7.根据权利要求6所述的铸造铝合金，其包含0.07至0.18重量％的X、或0.07至0.15重量％的X、或0.07至0.12重量％的X、或0.07至0.10重量％的X。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的铸造铝合金，其中所述铸造铝合金基本上不含Mg、Mo和Zr中的全部、具有小于0.07重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。
9.根据权利要求8所述的铸造铝合金，其包含不大于0.05重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种、或不大于0.04重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种、或不大于0.03重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种、或不大于0.02重量％的Mg、Mo和Zr中的每一种。
10.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其中所述铸造铝合金包含Sr。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的铸造铝合金，其中所述铸造铝合金包含小于100ppm的Sr、或不大于50ppm的Sr、或不大于25ppm的Sr、或不大于10ppm的Sr。
12.根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金，其中所述铸造铝合金基本上不含铜、锰、锌、钛、铬、镍和钒。
13.根据权利要求12所述的铸造铝合金，其包含小于0.10重量％的Cu、或不大于0.05重量％的Cu、或不大于0.03重量％的Cu、或不大于0.01重量％的Cu。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的铸造铝合金，其包含不大于0.04重量％的Mn、或不大于0.03重量％的Mn、或不大于0.02重量％的Mn。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的铸造铝合金，其包含小于0.10重量％的Zn、或不大于0.05重量％的Zn、或不大于0.03重量％的Zn、或不大于0.01重量％的Zn。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的铸造铝合金，其包含不大于0.04重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种、或不大于0.03重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种、或不大于0.02重量％的Ti、Cr、Ni和V中的每一种。
17.根据权利要求16所述的铸造铝合金，其中Ti、Cr、Ni和V的累积量不超过0.10重量％，或者其中Ti、Cr、Ni和V的所述累积量不超过0.08重量％，或者其中Ti、Cr、Ni和V的所述累积量不超过0.06重量％。
18.一种由根据前述权利要求中任一项所述的铸造铝合金制成的高压模铸产品。
19.根据权利要求18所述的高压模铸产品，其中所述产品实现至少65MPa的拉伸屈服强度和至少2％的伸长率。
20.根据权利要求18至19中任一项所述的高压模铸产品，其中所述产品实现25℃温度下至少160W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少170W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少175W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少180W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少185W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少190W/m/℃的热导率、或25℃温度下至少195W/m/℃或更高的热导率。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的高压模铸产品，其中所述产品实现至少38％IACS、或至少39％IACS、或至少40％IACS、或至少41％IACS、或至少42％IACS、或至少43％IACS、或至少44％IACS、或至少45％IACS、或至少46％IACS、或至少47％IACS、或至少48％IACS的电导率。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的高压模铸产品，其中所述产品呈散热器或天线的形式。
23.根据权利要求18至21中任一项所述的高压模铸产品，其中所述产品呈复杂形状铸件的形式。
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