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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110322952.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN113088730B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周冰;仇志艷;陳可平;徐春;王占勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金及其制備方法。本發(fā)明采用氣體分散攪拌的方式增強(qiáng)合金顆粒以將質(zhì)量百分比0.1?10％的比例加入到鋁合金熔體中充分分散，振動(dòng)除氣，之后采用壓鑄工藝制備高導(dǎo)熱高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金成型件；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，所述鋁合金熔體為高導(dǎo)熱鋁合金。高熵合金顆粒具有較好的結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性，在鋁合金熔體中擴(kuò)散慢造成α鋁基體的晶格畸變小，也不會(huì)大量生成金屬間化合物，在不大幅降低導(dǎo)熱系數(shù)的條件下，提高材料的硬度和強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)高導(dǎo)高強(qiáng)高熵合金顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金及其制備工藝，屬于鋁基復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐磨等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、電子、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用背景，尤其對(duì)高強(qiáng)高韌高導(dǎo)熱鋁合金材料的需求日益強(qiáng)烈，推動(dòng)了鋁基復(fù)合材料的發(fā)展。而傳統(tǒng)非金屬增強(qiáng)相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料存在諸多方面的問題，如陶瓷顆粒和纖維增強(qiáng)體與鋁基體之間浸潤(rùn)性差、界面結(jié)合不良、服役過程中界面容易開裂誘發(fā)材料失效等。而高熵合金是一種由五種及五種以上元素構(gòu)成的新型多主元合金，具有許多區(qū)別于傳統(tǒng)合金的組織和性能，源于金屬與金屬之前天然的界面結(jié)合特性，高熵合金與鋁基體的界面潤(rùn)濕性與界面相容性很好，可以代替非金屬增強(qiáng)體解決與金屬基體之間浸潤(rùn)性差、界面結(jié)合不良等問題。采用液態(tài)攪拌法在制備成型大尺寸復(fù)合材料方面有較大的優(yōu)勢(shì)，但采用液態(tài)攪拌法將高熵合金顆粒均勻分散混入基體中存在較大的難度，高熵合金顆粒具有大的比表面積，采用常規(guī)的攪拌加粉方式，并不能與高溫下的合金熔體很好的潤(rùn)濕，即便將高熵合金顆粒包住壓入合金熔體內(nèi)部進(jìn)行攪拌，顆粒在熔體中分散并不均勻，顆粒與合金熔體接觸并不充分，潤(rùn)濕存在問題，同時(shí)細(xì)小的高熵合金顆粒受表面張力的影響，也是傾向于飄在熔體的表面，機(jī)械攪拌也只是一種偏宏觀的分散方式，其微觀分布并不均勻，其凝固組織中會(huì)存在大量的顆粒粉塊被包裹凝固的現(xiàn)象存在，這對(duì)復(fù)合材料的微觀均勻性和組織性能的提高造成了阻礙，尤其當(dāng)高熵合金加入成分比例較多時(shí)，攪拌分布均勻變得異常困難，凝固組織中顆粒團(tuán)聚異常明顯，從而導(dǎo)致復(fù)合材料綜合性能的下降。

同時(shí)，隨著通訊、微電子行業(yè)向高集成、高功率的發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)度高導(dǎo)熱鋁合金的需求越來越大。一般來說鋁合金中合金元素越多，晶格畸變?cè)絿?yán)重，材料的導(dǎo)熱性能越差，現(xiàn)有的高導(dǎo)熱鑄造鋁合金的強(qiáng)度一般較低，很難應(yīng)用于目前強(qiáng)度較高的超薄產(chǎn)品，如智能手機(jī)或平板電腦外殼、支架等。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于壓鑄的高強(qiáng)度鋁合金材料和制備方法，其具有較高的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：高熵合金顆粒在高導(dǎo)熱鋁合金基體中的分散均勻性問題、高導(dǎo)熱鋁合金強(qiáng)度低等問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高導(dǎo)熱高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金的制備方法，采用氣體分散攪拌的方式增強(qiáng)合金顆粒以將質(zhì)量百分比0.1-10％的比例加入到鋁合金熔體中充分分散，振動(dòng)除氣，之后采用壓鑄工藝制備高導(dǎo)熱高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金成型件；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，所述鋁合金熔體為高導(dǎo)熱鋁合金。

優(yōu)選地，所述高導(dǎo)熱高強(qiáng)度顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金的密度在2.7-3.7g/cm³之間，拉伸強(qiáng)度在180-320MPa之間，導(dǎo)熱系數(shù)在130-170W/(m·k)之間。

優(yōu)選地，所述高導(dǎo)熱鋁合金為純鋁、Al-Si系合金、Al-Mg系合金或AlSiFeMg系合金，高導(dǎo)熱鋁合金的主要成分為Si 0.5-6wt％、Fe 0.05-1wt％、Mg 0.01-3wt％、Ni 0.01-2wt％、Cu 0.01-1wt％，以及少量Ti、Sn、Zn、Cr元素，余量為Al。