CN106566959A - 一种铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝合金材料及其制备方法,涉及金属材料领域,用于解决现有技术中名铝合金材料导热性不好、机械性能差的问题。所述铝合金材料包括硅、铁、锌、镍、铝和杂质,硅、铁、锌和镍质量百分比分别为硅2-4%、铁0.01-0.8%、锌0.01-3%和镍0.01-3.5%,杂质质量百分比不超过0.3%,其余为铝。本发明还提供了一种制备上述铝合金材料的方法,包括合金融化、铸造成型,合金融化时加入Al-Sr、Al-V和Al-Zr中间合金中至少一种。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域,尤其涉及一种铝合金材料及其制备方法。
背景技术
由于铝合金材料具有加工性能好、比重轻、表面美观、耐腐蚀优异、生产效率高、成本低,是大批量生产的优选材料。因此铝合金材料在汽车、电子、通讯、航天航空等多个行业获得了大量的应用。尽管铝合金种类很多,但应用于压铸的铝合金种类较少,特别是高导热的压铸铝合金则更少。目前主流的压铸铝合金如ADC12铸态时能达到的导热系数约为(96-110)W/(m K),AlSi12铸态时约为121W/(m K),ADC1(LM6)属于铸造性偏差的压铸铝合金,其导热系数约为142W/(m K),已经是压铸铝合金中导热系数比较高的材料了,但是相对于导热系数高达230W/(m K)的纯铝以及导热系数高达192W/(m K)的变形铝合金6063则还有较大的差距。而且大多数压铸件由于内部气孔等缺陷较多,无法进行热处理解决这个问题。
近几年,为获得适用于压铸的高导热铝合金,国内外开展了大量的研究,NIKKEI MC ALUMINIUM公司开发了Al-2Ni-Fe压铸铝合金,铸态时导热系数达到190W/(m K),但铸造性能较ADC12下降了35%以上,且其硬度低,强度偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足,提供一种铝合金材料,使其既具备良好的铸造性能和机械性能,又具备较高的导热系数。
本发明实施例提供一种铝合金材料。
本发明所采取的技术方案是:
一种铝合金材料包括硅、铁、锌、镍、铝和杂质,硅、铁、锌和镍质量百分比分别为硅2~4%、铁0.01~0.8%、锌0.01~3%和镍0.01~3.5%,杂质质量百分比不超过0.3%,其余为铝。;
进一步,铝合金材料还包括锶、锆和钒中的至少一种;
进一步,锶、锆和钒的质量百分比为锶0.001~0.2%、锆0.001~0.2%、钒0.001~0.2%;
另外本发明实施例还提供了一种铝合金的制备方法,包括以下步骤:合金融化、铸造成型;
进一步的,合金融化时加入Al-Sr、Al-V和Al-Zr中间合金中至少一种。
与现有技术相比较,本发明优点在于,本发明技术方案提供的铝合金铸造性能良好,能用于压铸结构复杂的薄壁壳体,其制成的压铸件在常温条件下,导热率大于196W/(m K),抗拉强度不低于180MPa左右,导热性能优异,机械性能更加突出。
说明图附图
附图1是本发明实施例的铝合金材料成分表;
附图2是本发明实施例的铝合金材料性能表;
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
图1中提供三个本发明实施例的铝合金成分配比。
实施例一中铝合金材料成分为2.09wt%的硅、0.06wt%的铁、2.96wt%的镍、1.53wt%的锌、0.05wt%的锶,其余为铝和杂质,杂质质量百分比不超过0.3%。
实施例一相对应的铝合金材料制备方法如下:
步骤1:按2.09wt%的硅、0.06wt%的铁、2.96wt%的镍、1.53wt%的锌、0.05wt%的锶,余量为铝,按总重99.5Kg称量配料,同时准备0.5Kg的Al-10Sr中间合金。
步骤2:预热坩埚,当温度达到300℃以上时依次加入铝、锌、硅、铁进行融化,当温度上升到780℃以上时,加入镍、锶,保持温度在680~850℃以内,待加入料融化后再加入Al-10Sr中间合金,待其全部熔化后调整溶液温度到700±10℃,用通用的铝合金精炼剂精炼10min。精炼完毕,清除液面上的 溶剂和浮渣。然后静置5min使夹杂充分上浮或下沉,扒渣。
步骤3:调整溶液至680~720℃后将铝合金熔液浇入高压压铸机进行压铸生产。
实施例二中铝合金材料成分为3.08wt%的硅、0.07wt%的铁、2.58wt%的镍、1.71wt%的锌、0.05wt%的锆,其余为铝和杂质,杂质质量百分比不超过0.3%。
实施例二相对应的铝合金材料制备方法如下:
步骤1:按3.08wt%的硅、0.07wt%的铁、2.58wt%的镍、1.71wt%的锌、0.05wt%的锆,其余为铝和杂质,杂质质量百分比不超过0.3%,按总重99Kg称量配料,同时准备1Kg的Al-5Zr中间合金。
步骤2:预热坩埚,当温度达到300℃以上时依次加入铝、锌、硅、铁进行融化,当温度上升到780℃以上时,加入镍、锆,保持温度在680~850℃以内,待加入料融化后再加入Al-5Zr中间合金,待其全部熔化后调整溶液温度到700±10℃,采用GBF(气泡过滤)法通入氩气精炼8min。精炼完毕,清除液面上的溶剂和浮渣。然后静置10min使夹杂充分上浮或下沉,扒渣。
步骤3:调整溶液至680~720℃后将铝合金熔液进行半固态制浆处理后再浇入压铸机进行压铸生产。
实施例三中的铝合金材料成分为3.79wt%的硅、0.08wt%的铁、1.21wt%的镍、2.50wt%的锌、0.11wt%的钒,余量为铝和杂质,其中杂质质量百分比不超过0.3%。
实施例三相对应的铝合金材料制备方法如下:
步骤1:按3.79wt%的硅、0.08wt%的铁、1.21wt%的镍、2.50wt%的锌、0.11wt%的钒,余量为铝和杂质,其中杂质质量百分比不超过0.3%,按总重100Kg称量配料,同时准备0.2Kg的Al-55V中间合金。
步骤2:预热坩埚,当温度达到300℃以上时依次加入铝、锌、硅、铁、钒、Al-55V中间合金进行融化,当温度上升到780℃以上时,加入镍、锰、铜,待其全部熔化后调整溶液温度到700±10℃,采用GBF(气泡过滤)法通入氮气精炼12min。精炼完毕,清除液面上的溶剂和浮渣。然后静置12min使夹杂充分上浮或下沉,扒渣。
步骤3:调整溶液至680~700℃后将铝合金熔液浇入高压压铸机进行压铸 生产。
图2是上述三个实施例所制备的铝合金材料的性能参数。
为检测实施例中所制备的铝合金导热系数,根据ASTM E1461,在实施例一~三所制备的铝合金零件上截取直径为12.7mm厚2mm的圆盘用于导热系数测试,测试试样均为铸态试样,实验设备为德国耐驰激光导热系数测试仪。同时按照国标GB/T 228要求本体取样板材试样用于机械性能测试,测试试样均为铸态试样,测试设备为拉伸试验机。
实施例一中的铝合金材料性能参数为抗拉强度175.7MPa,断后延伸率4.2%,导热系数209.3W/(m K)。
实施例二中的铝合金材料性能参数为抗拉强度193.9MPa,断后延伸率3.9%,导热系数206.5W/(m K)。
实施例三中的铝合金材料性能参数为抗拉强度203.2MPa,断后延伸率3.8%,导热系数196.8W/(m K)。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。
Claims (4)
1.一种铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料包括硅、铁、锌、镍、铝和杂质,硅、铁、锌和镍质量百分比分别为硅2-4%、铁0.01-0.8%、锌0.01-3%和镍0.01-3.5%,杂质质量百分比不超过0.3%,其余为铝。
2.如权利要求1所述铝合金材料,其特征在于,所述铝合金材料还包括锶、锆和钒中的至少一种。
3.如权利要求2所述的铝合金材料,其特征在于,所述锶、锆和钒的质量百分比为锶0.001-0.2%、锆0.001-0.2%、钒0.001-0.2%。
4.一种制备如权利要求1-3任一项所述铝合金的方法,包括合金熔化和铸造成型步骤,其特征在于所述合金熔化步骤中加入Al-Sr、Al-V和Al-Zr中间合金的至少一种。
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