本发明涉及铝合金材料
技术领域：
，具体涉及一种高导热压铸铝合金及其制备方法。
背景技术：
：当前，3c产品、汽车通讯电子等领域均面临着日益增加的轻量化压力。同时，一些零部件对材料的导热性能往往有较高的要求(尤其是散热器件)，以保证和提高产品的寿命及工作稳定性。铝合金具有良好的综合性能，其密度小、强度高、导电导热性好、加工简单等优点较好地满足了产品结构及散热要求，因此被广泛应用于汽车、电子及通讯等领域。纯铝在室温下的热导率较高，约为238w/(m·k)，随着合金元素的增加，铝合金的热导率逐渐降低，且不同元素对合金热导率的影响大不相同。这主要是由金属的自由电子导热机制所决定的，铝合金的导热特性与组织中的晶格畸变程度、缺陷、杂质、相组成及分布等有关。在现有技术中，铝合金普遍采用压铸成型工艺制备，压铸成型相比挤压、锻造、冲压等成型具有较低的生产成本，作为一种高速、高压的近终成型工艺，压铸成型具有生产效率高、尺寸精度高、力学性能优异、可以成型形状复杂和轮廓清晰的薄壁深腔铸件等特点，特别适合于导热散热器件的集成化设计和一体成型。目前，用于压铸生产薄壁壳体类通信、电子和交通领域零部件高导热铝合金材料在压铸完成后，经过250℃～350℃的热处理过程中，产品非常容易变形，并且变形尺寸可以达到0.5～8mm，平面度很难控制，产品品质难以管控，为了应对这一问题，往往需要通过大量的人工操作进行校正，不仅增加了工人的工作量，严重影响了生产效率，也在无形中增加了生产成本。技术实现要素：针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种高导热压铸铝合金及其制备方法，以解决现有技术铝合金在热处理过程中容易变形、产品品质难以管控、需要大量人工操作进行校正、生产效率低的问题。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高导热压铸铝合金，按照质量百分比计算包含如下组分：si为5％～15％；fe为0.1％～1.0％；cu不超过0.1％；mn不超过0.1％；zn不超过0.1％；sr为0.01％～0.1％；re为0.1％～0.5％；还包括不可避免杂质，杂质元素总和小于0.15％；余量为al。优选地，按照质量百分比计算包含如下组分：si为8％～12.5％；fe为0.5％～0.9％；cu不超过0.08％；mn不超过0.05％；zn不超过0.1％；sr为0.01％～0.06％；re为0.1％～0.3％；还包括不可避免杂质，杂质元素总和小于0.15％；余量为al。优选地，所述re包含ce、la中的一种或两种。优选地，单个杂质元素质量百分比小于0.05％。本发明还提供一种高导热压铸铝合金的制备方法，制备如本发明所述高导热压铸铝合金的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置好原料；(2)熔化：将铝加热到650℃～750℃熔化，溶化后在740℃～750℃加入si，待si完全熔解后，加入剩余元素的铝合金，待完全熔解后，将温度降至680℃～720℃；(3)合金锭制备：将步骤(2)中的熔体浇铸成合金锭，并冷却到室温，得到本发明所述高导热压铸铝合金。优选地，所述步骤(3)压铸后得到的压铸铝合金进行t5热处理。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明对压铸铝合金的组分进行改进，在高温状态下，可以提高铝合金的强度，使产品在压铸脱模过程中不会发生变形，减少铸件在模具中的冷却时间，同时，加入稀土元素，与al形成高熔点金属间化合物，如al11re3、al3re、al2ce等，提升铸件在压铸模式高温(250℃～450℃)下的强度，并且加入sr元素以改变si元素的形貌，避免合金中形成比较粗大的si质点，从而对导热率造成有害影响。2、本发明所述铝合金可以提升压铸节拍，在加工同等吨位产品的条件下，本发明所述铝合金的压铸节拍可以提升3％～8％；并且，能够有效降低产品的形变量，使压铸件在压铸状态平面度由0.5mm～2mm下降至0.3mm～0.8mm，热处理后产品的变形量由8mm左右下降到0～1.5mm，降低了产品的平面度值，也减少了校正的工作量。具体实施方式下面将结合实施例对本发明作进一步说明。一、一种高导热压铸铝合金所述高导热压铸铝合金按照质量百分比计算包含如下组分：si为5％～15％；fe为0.1％～1.0％；cu不超过0.1％；mn不超过0.1％；zn不超过0.1％；sr为0.01％～0.1％；re为0.1％～0.5％；还包括不可避免杂质，杂质元素总和小于0.15％；余量为al。其中，优选为，按照质量百分比计算包含如下组分：si为8％～12.5％；fe为0.5％～0.9％；cu不超过0.08％；mn不超过0.05％；zn不超过0.1％；sr为0.01％～0.06％；re为0.1％～0.3％；还包括不可避免杂质，杂质元素总和小于0.15％；余量为al。所述re包含ce、la中的一种或两种，在实际使用时，可以选择加入ce或者ca/la的混合物，也可以将这两种元素混合后加入，将ce和la混合时ce的含量要在50％以上。杂质元素包括mg、ni、zr、ti等，这些单个杂质元素的质量百分比小于0.05％本发明所述压铸铝合金中，si元素可以提升铝合金的流动性，fe元素可以解决压铸件和压铸模具之间的粘模问题，使压铸件更容易脱落，但其用量不易过多，过多会影响铝合金的塑性。压铸件在脱模过程中，温度大约在250℃～450℃，这一温度下压铸件会比较软，在脱模顶出这一过程中非常容易变形，进而影响产品的平面度。通过研究发现，在铝合金中加入稀土元素，特别是ce和la元素，两者在高温环境下会与al形成高熔点金属间化合物，例如al11re3、al3re、al2ce等，这种化合物在高温状态下可以提高铝合金的强度，避免铝合金在压铸脱模过程中出现变形，并且还能减少压铸件在模具中的冷却时间。本发明还加入了sr元素，在本发明所述铝合金中sr可以改变si元素的形貌，避免形成比较粗大的si质点，从而对铝合金的导热率造成有害影响。二、实施例表1(单位：wt％)编号sicumnznfesrce其他杂质总和对比例8.50.050.080.050.650.050.000.12实施例19.50.050.080.050.650.050.100.12实施例28.60.070.070.020.720.040.200.13实施例310.10.080.060.040.730.040.500.10实施例411.30.070.090.080.750.050.400.14实施例510.60.090.060.030.810.040.300.14二、一种高导热压铸铝合金的制备方法制备本发明所述高导热压铸铝合金的制备方法，包括如下步骤：(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置好原料。准备好纯al和单质3303si，al-fe中间合金、al-sr中间合金、al-ce中间合金等中间合金。(2)熔化：将铝加热到650℃～750℃熔化，溶化后在740℃～750℃加入si，待si完全熔解后，加入剩余元素的铝合金，即加入含有其他元素的中间合金，待完全熔解后，将温度降至680℃～720℃。(3)合金锭制备：将步骤(2)中的熔体浇铸成合金锭，并冷却到室温，得到本发明所述高导热压铸铝合金。其中，所述步骤(3)压铸后得到的压铸铝合金进行t5热处理。压铸过程是将本发明所述高导热压铸铝合金进行重熔，保温在660℃～720℃，然后进行压铸，在压铸标准试杆工艺为：压铸机：300吨，低速0.18～0.23m/s，高速速度：2.8～3.5m/s，铸造比压：60～100mpa。采用表1的原料配比，通过上述方法制备实施例1～5和对比例的压铸铝合金，并对压铸过程中的铝合金进行性能测试，同时，对压铸状态下铝合金的平面度进行测试，平面度的测试方法为将产品放在一块加工的平板上，并用2～5kg的重物压稳，在产品四周边缘选取多个测试点，用塞尺在测试点对产品和平板之间的间隙进行测量，然后取最大值为平面度。表2从表2可以看出，压铸状态下本发明所述压铸铝合金在屈服强度、抗拉强度、延伸率和导热率这几方面，与对比例相比，有了非常明显的提高，而平面度有了显著下降。深入研究后发现，实施例1～5的压铸铝合金中，稀土元素与al形成了许多金属间化合物，这些化合物的强度和熔点都很高，而对比例中却没有发现这些金属间化合物，这就导致对比例在压铸过程中的屈服强度和抗拉强度均不如实施例，也使得对比例更容易出现变形，这一点从平面度就能看出，实施例1～5的平面度都较低，基本控制在0.6mm～0.8mm之间，远低于对比例，这也表明在压铸脱模这一过程中，对比例的铝合金更容易发生变形，也更难脱模。表2中的节拍是指完成一次压铸循环所需的时间，压铸循环包含如下步骤：合模→压射→冷却→开模→喷涂→合模(完成一次循环)，以3000吨压铸机为例，完成一次压铸循环时间一般在90-300秒范围内。表2中冷却时间是指铝合金进入压铸机之后，从合模开始到开模的时间，此处冷却时间与铸件温度无关，而与铸件的强度有关。在对比例中，由于没有加入稀土元素，使得铸件在压铸状态下的强度较低，屈服强度仅为90mpa和抗拉强度仅为215mpa，导致铸件需要经过较长时间的冷却，才能达到可以开模的程度，但实施例则不同，即便铸件温度维持在660℃～720℃左右，实施例的屈服强度和抗拉强度均高于对比例，因此，实施例的冷却时间远比对比例更短，这也使得实施例完成一次循环的时间比对比例更短，在保证产品质量的前提下，本发明能够缩短逐渐冷却时间，降低压铸循环时间，有效提升压铸效率。对实施例1～5和对比例的合金进行t5时效处理，即在250℃～350℃的条件下保温2～3h。再对实施例1～5和对比例的性能进行测试。表3在进行t5时效处理后，实施例和对比例的屈服强度和抗拉强度都有所下降，延伸率和导热率都有所提升，但对比例，变形严重，平面度出现了大幅度的增加，而实施例的平面度远低于对比例，这表明实施例在热处理后出现的变形量远远小于对比例。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12