[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110322952.5
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113088730B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周冰;仇志艷;陳可平;徐春;王占勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C21/00;B22D17/00;B01F33/40
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，利用氣體分散攪拌裝置將質(zhì)量百分比0.1-10%的高熵合金顆粒通過變截面通管吹入顆粒分散室，再經(jīng)過旋轉(zhuǎn)接頭和通氣攪拌器通入高導(dǎo)熱鋁合金熔體中進行多重分散，并在振動除氣后進行壓鑄成形；所述高熵合金顆粒為由Al、Fe、Cu、Co、Cr、Ni、Ti、Si、Mg中的至少四種元素組成；所述高導(dǎo)熱鋁合金的主要成分為Si 0.5-7.0wt%、Fe 0.05-1.0wt%、Mg 0.01-3.0wt%、Ni 0.01-2wt%、Cu 0.01-1.0wt%，余量為Al；或者所述高導(dǎo)熱鋁合金的主要成分為Si 3-5wt%、Fe0.4-0.7wt%、Mg 0.3-1.0wt%、Ni 0.01-2wt%、Cu 0.01-1.0wt%，以及少量Ti、Sn、Zn、Cr元素，余量為Al；所述高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的密度在2.7-3.7g/cm³之間，拉伸強度在200-320MPa之間，導(dǎo)熱系數(shù)在130-170W/（m?k）之間。

2.如權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述氣體分散攪拌裝置包括顆粒分散室（6）、變截面通管（7）、軟管（8）、旋轉(zhuǎn)接頭（9）、傳動結(jié)構(gòu)（10）、電機（11）、通氣攪拌器（14）；氣瓶（3）與軟管（8）之間連接有顆粒分散室（6），顆粒分散室（6）的頂部與裝有高熵合金顆粒（4）的顆粒料室（1）連接；顆粒分散室（6）的底部與變截面通管（7）的較粗端連通，變截面通管（7）的較細端設(shè)于軟管（8）內(nèi)，軟管（8）與旋轉(zhuǎn)接頭（9）相連，旋轉(zhuǎn)接頭（9）與通氣攪拌器（14）相連，通氣攪拌器（14）通過傳動結(jié)構(gòu)（10）由電機（11）驅(qū)動，通氣攪拌器（14）下端置于鋁合金熔體內(nèi)；通過變截面收口將氣體壓力增大，使少量高熵合金粉末在狹長的收口處加壓、旋轉(zhuǎn)、噴射，將團聚的顆粒充分打散分散混入惰性氣體當(dāng)中，高熵合金隨惰性氣體引入熔體時，氣體也會在旋轉(zhuǎn)攪拌條件下被打散，被分散的氣體進一步將高熵合金顆粒分散，氣泡進入熔體內(nèi)部時破裂時產(chǎn)生強大的壓力也會進一步增加高熵合金顆粒的分散，單獨散開的高熵合金顆粒與鋁熔體界面接觸擴散面積大，充分潤濕，最大限度的避免團聚，同時機械攪拌帶來的熔體對流也會促進高熵合金的分散，在這些多重分散作用的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)高惱合金顆粒在整個熔體內(nèi)宏觀與微觀的混合與均勻分散，解決團聚與分布不均問題。

3.如權(quán)利要求1所述的高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述的高熵合金顆粒為AlCoCrFe系、AlCoCrFeNi系、AlSiTiCuNi、AlTiNiCu系、AlSiTiCr系、AlSiFeNiCu系高熵合金。

4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1）：將四種或四種以上的金屬粉末按照摩爾原子比和質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計算出各成分含量并稱量、混粉，混合均勻后抽真空，并在氬氣保護下進行機械合金化，合金化時間為10-72h；轉(zhuǎn)速為150r/min-500r/min，過程控制劑為無水乙醇，溫度為室溫，合金化完成后過篩獲得高熵合金顆粒，高熵合金顆粒的粒徑分布為1-500μm；

步驟2）：將高熵合金顆粒在60-150℃條件下預(yù)熱20-90min，將鋁合金加熱熔化至680-780℃，利用氣體分散攪拌裝置通過惰性氣體氣體將預(yù)熱的高熵合金顆粒加入到鋁基體熔體中，攪拌速度為100-500r/min，完全吹入后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)噴吹攪拌5-30min，得到混合熔體，靜置后在620-720℃條件下進行超聲振動或機械振動分散除氣處理，得到顆粒增強鋁合金熔體；

步驟3）：將顆粒增強鋁合金熔體倒入模具壓射室成型，模具溫度150-250℃。

5.如權(quán)利要求2所述的高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述顆粒料室（1）與顆粒分散室（6）之間設(shè)有顆粒流量控制閥（5）；所述氣瓶（3）與顆粒分散室（6）之間設(shè)有氣體流量控制閥（2）。

6.如權(quán)利要求4所述的高導(dǎo)熱高強度顆粒增強鑄造鋁合金的制備方法，其特征在于，所述步驟2）中超聲振動的頻率為20kHZ，機械振動的頻率為50Hz，處理時間均為3-20min。