[發明專利]一種高強高導熱鋁硅合金及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710838204.6
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107739910A
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 朱光磊;谷寧杰;周保成
• 申請（專利權）人: 中鋁材料應用研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22F1/043
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于有色金屬成形加工領域，具體涉及一種高強高導熱鋁硅合金及其制備方法。

背景技術

鋁硅合金因具有結晶溫度間隔小、凝固潛熱和比熱容大以及線收縮系數、熱裂和縮松傾向低的特點，使其鑄造性能優于其它鋁合金，且由于鋁硅合金共晶體有良好的塑性，能很好地兼顧力學性能和鑄造性能兩方面的要求，成為目前應用最為廣泛的鑄造合金；其中的亞共晶鋁硅合金不僅具有優異的鑄造性能，而且還具有良好的加工性、焊接性能和導熱性能，在航空航天、交通運輸、電力通訊等領域得到了廣泛的應用；

隨著最近幾年電力通訊領域中LED照明燈具和通信設備的快速發展,現有鋁硅合金的導熱和強度性能已不能滿足LED照明燈具和通信設備對制備材料的性能要求，如何用導熱和強度性能適宜的鋁硅合金作為制備材料于有限的空間和質量內來實現有效散熱以保證燈具和設備的安全性和可靠性，成為目前LED照明燈具和通信設備相關產品設計的瓶頸所在；

因此，需要提供一種高強高導熱鋁硅合金來滿足LED照明燈具和通信設備的制備材料對導熱和強度的性能要求以保證燈具和設備使用的可靠性和安全性。

發明內容

為了滿足現有技術的需要，本發明提供一種高強高導熱鋁硅合金及其制備方法和應用，所述鋁硅合金能夠滿足LED照明燈具和通信設備的制備材料對導熱和強度的性能要求，大大提高了LED照明燈具和通信設備使用的安全性和可靠性。

本發明通過如下技術方案實現：

一種高強高導熱鋁硅合金，所述鋁硅合金由按重量百份比計的下述組份組成：Si 7-9％、Ni 0.1-2％、Mg＜0.1％、Cu＜0.1％、Fe 0.5-1％、Mn＜0.1％，其余為Al和不可避免的雜質。

優選的，所述鋁硅合金由按重量百份比計的下述組份組成：Si 7-8％、Ni 0.5-2％、Mg 0.05-0.08％、Cu 0.03-0.07％、Fe 0.7-1％、Mn 0.06-0.09％，其余為Al和不可避免的雜質。

優選的，所述鋁硅合金包括Sr 0.005-0.1％。

優選的，所述鋁硅合金包括Ca 0.01-0.2％。

優選的，所述鋁硅合金包括B 0.01-0.1％。

一種所述的高強高導熱鋁硅合金的制備方法，包括如下步驟，

S1-熔煉：

S1-1：于700-850℃下在熔煉容器中加入含鋁量≥99.7％的工業純鋁及鋁硅中間合金，待完全熔化后按配比以中間合金形式加入其他合金元素，混合形成熔體；

S1-2：對所述熔體以惰性氣體進行除氣精煉處理，靜置10-60min后扒去浮渣；

S2-鑄造：于模具中以1-200℃/S冷卻速度澆鑄扒渣后的熔體，制得φ50×70mm的圓餅鑄體；

S3-熱處理：對所述鑄體于150-400℃下保溫0.5-3h后冷卻。

優選的，所述精煉處理的時間和溫度分別為10-30min和700-850℃。

優選的，所述熱處理中的冷卻速度為0.5-10℃/min。

優選的，所述的鋁硅合金作為LED照明燈具和通信設備的制備材料的應用。

本發明的技術方案中各元素的作用及機理如下：

Si：Al-Si合金的共晶點為12.6％，合金中Si含量7-9wt.％時可以保證合金在鑄造時具有良好的流動性和力學性能，同時Si含量在此范圍內的鋁硅合金具有優異的導熱性能。

Ni：常溫下Ni在Al的固溶度甚低，基本忽略其強化作用，對合金導電率影響極小。同時Ni與Al能形成Al₃Ni的化合物,適量的Ni元素以及Al₃Ni以質點相形式彌散分布在Al基體上，可以起到強化Al-Si合金的作用；當Ni元素過量時，Al₃Ni以條狀或塊狀形存在在Al基體上，此時Ni表現出減弱強化效果的作用；因此，本發明提供的鋁硅合金的Ni含量控制在0.1-2％，此時，Ni元素對Al-Si合金的強化作用最明顯，且有利于Al-Si合金的膨脹系數降低和耐熱性的提高。

Fe和Mn：合金中的Fe和Mn都具有促進零件脫模的作用，但Fe含量過高或控制不當會形成粗大針狀的化合物相，嚴重降低合金的力學性能；Mn元素能改善合金中含Fe相的形貌，降低Fe的有害作用，但是Fe和Mn均能降低合金導熱性；因此，需嚴格控制合金中的Fe和Mn的含量，本發明提供的鋁硅合金的Fe和Mn含量分別控制在Fe0.5-1％和Mn<0.1％，此時，鋁硅合金的力學性能和導熱性能最佳。