一种高导热铸造铝合金及其制备方法
【专利摘要】一种高导热铸造铝合金及其制备方法，其成分及质量百分比为：Si 4.5～5.5%，Mg 0.3～0.5%，Ti 0.02～0.04%，Eu 0.02～0.04%，Re 0.01～0.03%，其余为Al和不可避免的杂质。其制备方法是：将铝锭加热熔化，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔化成铝合金液；对铝合金液进行精炼和除渣后，加入铝钛合金、铝铕合金和混合重稀土，搅拌使铝合金液的成分均匀；将铝合金液降温至670～690℃并静置1～2小时后铸造成铝合金；将铝合金在495～505℃固溶处理6～8小时，水淬后，在195～205℃时效处理12～15小时，然后随炉冷却即可。本发明的高导热铸造铝合金具有铸造流动性好、导热系数高、力学性能优良的优点。
【专利说明】
一种高导热铸造铝合金及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于铝合金制造领域，具体是涉及一种高导热铸造铝合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 铝合金具有质量轻、强韧性好、耐腐蚀以及特有的金属光泽等特性，被越来越多的 电子电器、通讯器材、照明器件、汽车等零部件所采用，如智能手机、笔记本电脑、平板电脑 的外壳，LED灯的散热器和灯罩，3G、4G无线通讯基站的散热器、机柜、滤波器，电饭煲、电磁 炉、热水器的发热盘，新能源汽车的控制器机箱、驱动电机外壳等。为了满足零部件薄壁化、 轻量化、快速散热和铸造生产的需要，对铝合金的铸造流动性、导热性能和力学性能都提出 了越来越高的要求。
[0003] 目前最常用的铸造铝合金是Al-Si系铸造铝合金，典型牌号有ZL101、A356、A380、 八0(：10^0(：12等(^1-3丨系铸造铝合金通常含有6.5%以上的3丨元素，因而具有很好的铸造流 动性，满足铸造的工艺要求。但Al-Si系铸造铝合金的导热性能较差，导热系数通常低于140 W/(m · K)，其中A356铸造铝合金的导热系数大约只有120 W/(m · K)，而ADC12铸造铝合金的 导热系数大约只有90 W/(m · K)，导致Al-Si系铸造铝合金很难满足零部件快速散热的功能 要求。
[0004] Al-Mg-Si系变形铝合金，典型牌号有6061、6063等。由于Al-Mg-Si系变形铝合金的 Si含量通常小于0.8%，Mg含量通常小于1.2%，因而具有较好的强度、塑形、抗腐蚀性能和导 热性能，导热系数通常高于180 W/(m*K)，其中6061铝合金的导热系数可达185 W/(m*K)， 而6063铝合金的导热系数可达190 W/(m · K)。但Al-Mg-Si系变形铝合金的铸造流动性很 差，无法满足铸造的工艺要求，只适合于挤压、乳制、锻造等塑性加工方法，加工成管、棒、 型、线和板带材等。
[0005] 对现有技术的文献资料检索发现，专利CN105177368A公开了一种高导热高导电的 压铸稀土铝合金及其制备方法，该铝合金的成分及质量百分比为:Si 0.5~2.0%，Cu 0.001 ~0.05%，Fe 0.2~0·6%，Μη 0.001~0.5%，Mg 0.8~3·0%，Ζη 0.07~0·15%，Β 0.001~ 0.05%，La 0.05~0·2%，Υ 0.05~0.2%，Ce 0.05~0.2%，余量为Α1 和不超过0.1%的杂质。该 铝合金的抗拉强度为220~270 MPa，屈服强度为140~190 MPa，伸长率为10~18%，导热系 数为120~160 W/(m.K)，电导率为20~30 ms/m。专利CN104878251A公开了一种高导热铸 造铝合金的制备方法，该铝合金的成分及质量百分比为：Si 0.2~0.5%，Μη 0.3~0.8%，Mg 0.5~0.8%， Ti 0.01~0.05%，Nb 0.06~0.09%，Ce 4.2~4.6%，Zr 0.06~0.12%，Sc 0.03 ~0.08%，Fe小于0.25%，Cu小于0.1%，Ζη小于0.1%，其它杂质总重量小于0.1%，余量为A1。该 铝合金的导热系数达到200 W/(m · K)。专利CN105112737A公开了一种高导热耐腐蚀压铸铝 合金及其制备工艺，该铝合金的成分及质量百分比为：Si 1.5~5%，Mg 1~3%，Zn 0.01~ 0.5%，Sr 0.05~0.1%，其余为铝和其它杂质元素，其它杂质元素含量小于0.005%。该铝合金 在20°C下导热系数175~190 W/(m · K)，压铸件抗拉强度170~200 MPa，屈服强度130~145 MPa，延伸率2~4%。专利CN103526082A公开了一种高导热率铸造铝合金及其制备方法，该铝 合金的成分及质量百分比为：Si 5~7%，Mg 0.25~0·5%，Β 0.01~0.06%，Ti 0.005~ 0.02%，Zr 0.005~0.02%，铁小于0.2%，铜小于0.2%，锰小于0.1%，余量为A1。该铝合金在现 有良好的铸造性能、力学性能以及热处理性能的基础上，显著提高了导热性能，导热率达 210 W/(m · K)。专利CN104789825A公开了一种可压铸铝镁硅稀土铝合金，该铝合金的成分 及质量百分比为:Mg 1~3%，Si 1~3%，Mn 0.2~2%，0.1~0.6%的稀土元素〇6或者1^或者 Ce、La混合物，同时还可另外附属添加 Fe或Ni或Co或其混合物，余量为A1及不可避免的杂 质。该铝合金的导热性比ADC1 2好，流动性好，可用于普通冷室压铸机压铸。专利 CN103469034A公开了一种LED散热器用铝合金及其制备方法，该铝合金的成分及质量百分 比为：Si 2.2~2.8%，Cu 1.5~2.55%，Mg 1.1~1·6%，Ζη 3.7~4·4%，Μη 0.6~1.2%，Fe 0.5 ~l%，Cr 0.2~0.3%，Ti 0.15~0.25%，Ge 0.08~0.12%，Th 0.04~0·07%，Υ 0.03~0.05%， Sm 0.02~0.03%，Tb 0.02~0.03%，余量为Α1。该铝合金的热导率在225~250 W/(m.K)。专 利CN104789824A公开了一种高流动性、可氧化压铸稀土铝合金，该铝合金的成分及质量百 分比为：Si 1.8~4%，Cu 0.03~0.15%，Fe 0.2~0·9%，Μη 0~0.7%，Mg 0~1·8%，Ζη 0.2~ 1.6%，Ti 0~0.15%，Sm 0.2~0.45%，Ce 0.1 ~0.3%，Sr 0.01 ~0·15%，Β 0~0.1%，其余部分 包含Α1和不可避免的杂质。该铝合金压铸性能好、氧化效果好、流动性高、耐腐蚀等特点。专 利CN103469017B公开了一种精密铸造用铝合金及其铸造方法，该铝合金的成分及质量百分 比为：Si 1.28~2.46%，Fe 1.12~4.32%，Cu 2.3~2·35%，Μη 5.12~6.03%，Mg 1.23~ 1·88%，Ζη 3.15~4.23%，Ti 0.16~0.27%，Cr 0.98~1·22%，Υ 0.56~0.72%，Zr 1.55~ 1.79%，Sb 0.21~0.32%，余量为A1。该精密铸造用铝合金具有较好的流动性、抗拉强度和延 展性，可以满足大型结构件的性能要求。
[0006] 通过对上述文献资料的分析可发现，现有技术主要在Al-Si系铸造铝合金或者A1- Mg-Si系变形铝合金基础上，通过添加大量合金化元素来提高铝合金的铸造流动性、导热性 能或力学性能，但现有铝合金的综合性能仍然不够理想。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种铸造流动性好、力学性能 优良的高导热铸造铝合金及其制备方法。
[0008] 本发明的技术方案是这样实现的： 本发明所述的高导热铸造铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：Si 4.5~ 5.5%，Mg 0.3~0.5%，Ti 0.02~0.04%，Eu 0.02~0.04%，Re 0.01 ~0.03%，其余为A1 和不可 避免的杂质，其中所述Re的成分及质量百分比为：Tb 20~30%，Dy 20~30%，H〇 10~20%，Tm 10~20%，Yb 5~10%，Lu 5~10%。
[0009] 其中，最优的成分及质量百分比为：Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，Eu 0.03%，Re 0.02%，其余为A1和不可避免的杂质，其中所述Re的成分及质量百分比为:Tb 26%，Dy 24%， Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。
[0010] -种高导热铸造铝合金的制造方法，其特点是包括以下步骤： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的 速溶硅和99.9%的混合重稀土 Re作为原材料； 第二步:将铝锭加热熔化并升温至760~780°C，加入占原材料总重量4.5~5.5%的速溶 硅和0.3~0.5%的镁锭，搅拌熔化成铝合金液； 第三步:对铝合金液进行精炼和除渣后，加入占原材料总重量0.2~0.4%的Al-lOTi合 金、0.2~0.4%的Al-lOEu合金和0.01~0.03%的混合重稀土Re，搅拌使铝合金液的成分均 匀； 第四步:将铝合金液降温至670~690°C并静置1~2小时后，铸造成铝合金； 第五步:将铝合金在495~505°C固溶处理6~8小时，水淬后，在195~205°C时效处理12 ~15小时，然后随炉冷却得到高导热铸造铝合金。
[0011]本发明所述高导热铸造铝合金的成分及质量百分比的选择与限定理由如下： Si :Si与A1可形成Al+Si共晶液相，是提高铝合金铸造流动性的主要成分。Si含量越高， 铝合金的铸造流动性越好，但铝合金的导热性能和塑性会下降。当Si的质量百分比含量超 过6.5%时，铝合金的导热性能和塑性都会出现显著下降。为了保证铝合金具有足够的铸造 流动性、导热性能和和塑性。因此，Si含量选择在4.5~5.5%，最佳含量为5.0%。
[0012] Mg:Mg与Si可形成Mg2Si强化相，增强铝合金的强度。Mg含量越高，Mg2Si的数量越 多，铝合金的强度越高。但Mg2Si越多，铝基体的晶格畸变也越严重，会引起铝合金导热性能 下降。为了保证铝合金获得足够的强度和导热性能。因此，Mg含量选择在0.3~0.5%，最佳含 量为0.4%。
[00?3] Ti : Ti与A1反应开$成TiAh化合物，可细化α-Al晶粒。添加微量的Ti元素，可使α-Α1 晶粒从粗大的树枝状转变为细小均匀的等轴晶，提高铝合金液的铸造流动性，改善铝合金 的组织均匀性，提高铝合金的强度和塑性。Ti含量越高，α-Al晶粒越细，铝合金液的铸造流 动性也好。但Ti含量太高也会引起铝合金导热性能的下降。因此，选择添加0.02~0.04%的 Ti，最佳含量为0.03%。
[0014] Eu:Eu是共晶Si的最佳细化变质元素，具有细化变质效果好、持续时间长和再现性 好等优点，还可以避免传统Na、Sr元素变质引起的吸气问题。添加微量的Eu元素，可使共晶 Si的形态从粗大的针状转变为细小均匀的颗粒状，提高铝合金的铸造流动性、强度和塑性。 但Eu含量太高也会引起铝合金导热性能的下降。因此，选择添加0.02~0.04%的Eu，最佳含 量为0.03%。
[0015] Re:Re是含有饥、07、!1〇、1'111、￥13和1^共6种重稀土元素的混合稀土。混合重稀土的物 理化学性质活泼，添加微量的混合重稀土，可与铝合金液中的氧、氢、氮、碳、磷、硫、铁、铅等 杂质元素反应生成高熔点的化合物并沉淀，对铝合金液有净化作用，可以降低铝合金液的 表面张力，消除金属和非金属杂质元素的危害，提高铝合金液的铸造流动性、铝合金的导热 性能和力学性能，并且添加混合重稀土比添加一种或少数几种重稀土元素的效果更好。但 混合重稀土含量太高也会引起铝合金导热性能的下降。因此，选择添加0.01~0.03%的Re， 最佳含量为0.02%。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点： 1、 本发明在优化18、3;1主合金元素的基础上，通过添加41-1011合金对€[-41晶粒进行细 化、添加 Al-lOEu合金对共晶Si进行细化变质处理和添加混合重稀土 Re对铝合金进行深度 净化、降低铝合金液的表面张力、消除金属和非金属杂质元素的危害，提高铝合金液的铸造 流动性、导热性能和力学性能； 2、 本发明首先采用高温熔炼配制成含有铝硅镁的铝合金液，经精炼除渣后，再加入A1- lOTi合金、Al-lOEu合金和混合重稀土 Re，有利于充分发挥Ti元素对α-Al晶粒的细化作用、 Eu元素对共晶Si的细化变质作用和混合重稀土 Re对铝合金液的二次深度净化作用，可以最 大限度地提高本发明高导热铸造铝合金的铸造流动性、导热性能和力学性能； 3、本发明的高导热铸造铝合金具有铸造流动性好、导热系数高、力学性能优良的优点， 其铸造流动性试样长度大于870毫米，导热系数大于180 W/(m · K)，抗拉强度大于310MPa， 伸长率大于8%，其铸造流动性达到现有Al-Si系铸造铝合金的铸造流动性，而导热性能和力 学性能则达到现有Al-Mg-Si系变形铝合金的导热性能和力学性能。 【具体实施方式】 [0017] 实施例1: 本发明所述的高导热铸造铝合金，含有Si 4.5%，Mg 0.3%，Ti 0.02%，Eu 0.02%，Re 0.01%，其余为A1和不可避免的杂质，其中Re的成分及质量百分比为：Tb 26%，Dy 24%，Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。其制备方法如下： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的 速溶硅和99.9%的混合重稀土 Re作为原材料，配料表如下：
第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至760Γ，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入ΑΙ-lOTi合金、Al-lOEu合金 和混合重稀土 Re，搅拌使铝合金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至690°C并静置1小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为200 °C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩余 铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在495 °C固溶处理8小时，水淬后，在205 °C时效处理12 小时，然后随炉冷却得到高导热铸造铝合金。
[0018] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0019] 实施例2: 本发明所述的高导热铸造铝合金，含有Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，Eu 0.03%，Re 0.02%，其余为A1和不可避免的杂质，其中Re的成分及质量百分比为：Tb 26%，Dy 24%，Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。其制备方法如下： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的 速溶硅和99.9%的混合重稀土 Re作为原材料，配料表如下：
第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至770Γ，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入Al-10Ti合金、铝Al-lOEu合 金和混合重稀土 Re，搅拌使铝合金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至680°C并静置1.5小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为 200°C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩 余铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在500 °C固溶处理7小时，水淬后，在200 °C时效处理14 小时，然后随炉冷却得到高导热铸造铝合金。
[0020] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0021] 实施例3: 本发明所述的高导热铸造铝合金，含有Si 5.5%，Mg 0.5%，Ti 0.04%，Eu 0.04%，Re 0.03%，其余为A1和不可避免的杂质，其中Re的成分及质量百分比为：Tb 26%，Dy 24%，Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。其制备方法如下： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的 速溶硅和99.9%的混合重稀土 Re作为原材料，配料表如下： τ
>! 第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至780°C，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入ΑΙ-lOTi合金、Al-lOEu合金 和混合重稀土 Re，搅拌使铝合金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至670°C并静置2小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为200 °C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩余 铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在505 °C固溶处理6小时，水淬后，在195 °C时效处理15 小时，然后随炉冷却得到高导热铸造铝合金。
[0022] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0023] 对比例1: 铝合金含有Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，其余为A1和不可避免的杂质。制备方法如下： 第一步:选用ΑΙ-lOTi合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭和99.9%的速溶硅作为 原材料，配料表如下：
>.......................................................................................................................................................λ...........................................................................i 第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至770°C，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入Al-10Ti合金，搅拌使铝合 金液的成分均勾； 第四步:将铝合金液降温至680°C并静置1.5小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为 200°C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩 余铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在500 °C固溶处理7小时，水淬后，在200 °C时效处理14 小时，然后随炉冷却。
[0024] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0025] 对比例2: 铝合金含有Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，Eu 0.03%，其余为A1和不可避免的杂质。制备 方法如下： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭和99.9% 的速溶硅作为原材料，配料表如下：
弟二步：在坩埚电阻炉内将铝锭加热烙化开卄温全770XJ，加人運浴徒和镁锭，枧抨烙 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入Al-10Ti合金和Al-lOEu合 金，搅拌使铝合金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至680°C并静置1.5小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为 200°C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩 余铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在500 °C固溶处理7小时，水淬后，在200 °C时效处理14 小时，然后随炉冷却。
[0026] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0027] 对比例3: 铝合金含有Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，Re 0.02%，其余为A1和不可避免的杂质，其中 Re的成分及质量百分比为:Tb 26%，Dy 24%，Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。制备方法如下： 第一步：选用Al-10Ti合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的速溶硅和 99.9%的混合重稀土 Re作为原材料，配料表如下：
第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至770Γ，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入Al-10Ti合金和混合重稀土 Re，搅拌使铝合金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至680°C并静置1.5小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为 200°C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩 余铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在500 °C固溶处理7小时，水淬后，在200 °C时效处理14 小时，然后随炉冷却。
[0028] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0029] 对比例4: Al-Si系铸造铝合金，含有Si 7.0%，Mg 0.3%，Ti 0.03%，其余为A1和不可避免的杂质。 制备方法如下： 第一步:选用Al-10Ti合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭和99.9%的速溶硅作为 原材料，配料表如下：
第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至770°C，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入ΑΙ-lOTi合金，搅拌使铝合 金液的成分均勾； 第四步:将铝合金液降温至670°C并静置2小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为200 °C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩余 铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在505 °C固溶处理6小时，水淬后，在195 °C时效处理14 小时，然后随炉冷却。
[0030] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0031] 对比例5: Al-Mg-Si系变形铝合金，含有Mg 1.2%，Si 0.8%，Ti 0.03%，其余为A1和不可避免的杂 质。制备方法如下： 第一步:选用ΑΙ-lOTi合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭和99.9%的速溶硅作为 原材料，配料表如下：
第二步:在坩埚电阻炉内将铝锭加热熔化并升温至780Γ，加入速溶硅和镁锭，搅拌熔 化成铝合金液； 第三步:采用六氯乙烷对铝合金液进行精炼和除渣后，加入ΑΙ-lOTi合金，搅拌使铝合 金液的成分均匀； 第四步:将铝合金液降温至690°C并静置1小时，取部分铝合金液浇注到预热温度为200 °C的螺旋式流动性实验模具内，冷却后测量螺旋式流动性试样的长度，如表2所示。将剩余 铝合金液浇注到不锈钢模具内铸造成铝合金； 第五步:在热处理炉内将铝合金在495 °C固溶处理7小时，水淬后，在205 °C时效处理15 小时，然后随炉冷却。
[0032] 在SPECTR0MAX光电直读光谱仪测定铝合金的化学成分，如表1所示，在QETRUD型导 热仪上测量铝合金的导热系数，如表2所示。按中华人民共和国国家标准GB/T16865-2013， 将铝合金加工成标准拉伸试样，在DNS500型电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速率为2 毫米/分钟，拉伸力学性能如表2所示。
[0033]表1为实施例和对比例铝合金的化学成分(质量百分比，％)
表2为实施例和对比例铝合金的铸造流动性试样长度、导热系数和拉伸力学性能
从表2可看到，本发明高导热铸造铝合金的铸造流动性试样长度大于870毫米，导热系 数大于180 W/(m · K)，抗拉强度大于310MPa，伸长率大于8%，其铸造流动性达到现有Al-Si 系铸造铝合金的铸造流动性，而导热性能和力学性能则达到现有Al-Mg-Si系变形铝合金的 导热性能和力学性能。从表2还可看到，本发明高导热铸造铝合金的铸造流动性、导热系数 和拉伸力学性能高于不含Eu、Re的铝合金，也高于只含Eu或Re的铝合金，说明添加微量的Eu 元素和混合重稀土 Re可显著提高本发明高导热铸造铝合金的铸造流动性、导热系数和拉伸 力学性能。
[0034]本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所 公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于 本发明权利要求限定的范围之内。
【主权项】
1. 一种高导热铸造铝合金，其特征在于由以下质量百分比的成分组成：Si 4.5~5.5%， Mg 0.3~0.5%，Ti 0.02~0.04%，Eu 0.02~0.04%，Re 0.01 ~0.03%，其余为A1 和不可避免 的杂质，其中所述Re的成分及质量百分比为：Tb 20~30%，Dy 20~30%，H〇 10~20%，Tm 10 ~20%，Yb 5~10%，Lu 5~10%。2. 根据权利要求1所述的高导热铸造铝合金，其特征在于由以下质量百分比的成分组 成:Si 5.0%，Mg 0.4%，Ti 0.03%，Eu 0.03%，Re 0.02%，其余为A1和不可避免的杂质，其中所 述Re的成分及质量百分比为：Tb 26%，Dy 24%，Ho 18%，Tm 17%，Yb 8%，Lu 7%。3. -种高导热铸造铝合金的制造方法，该方法用于制造如上述任一权利要求所述的高 导热铸造铝合金，其特征在于包括以下步骤： 第一步:选用Al-10Ti合金、Al-lOEu合金及纯度为99.7%的铝锭、99.9%的镁锭、99.9%的 速溶硅和99.9%的混合重稀土 Re作为原材料； 第二步:将铝锭加热熔化并升温至760~780°C，加入占原材料总重量4.5~5.5%的速溶 硅和0.3~0.5%的镁锭，搅拌熔化成铝合金液； 第三步：对铝合金液进行精炼和除渣后，加入占原材料总重量0.2~0.4%的Al-10Ti合 金、0.2~0.4%的Al-lOEu合金和0.01~0.03%的混合重稀土Re，搅拌使铝合金液的成分均 匀； 第四步:将铝合金液降温至670~690°C并静置1~2小时后，铸造成铝合金； 第五步:将铝合金在495~505 °C固溶处理6~8小时，水淬后，在195~205°C时效处理12 ~15小时，然后随炉冷却得到高导热铸造铝合金。
【文档编号】C22C21/02GK105838936SQ201610196499
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】牛艳萍, 王顺成, 郑开宏, 唐维学
【申请人】广东省材料与加工研究所, 广东省工业分析检测中心（中国有色金属工业华南产品质量监督检验中心）