[发明专利]一种高强度高导热的压铸铝合金材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高强度高导热的压铸铝合金材料及其制备方法和应用。其主要成分及其质量百分比含量为：Si 8.0~10.0%，Mg 1.5~3.5%，Fe 0.06~0.5%，Sr 0.005~0.05%；余量为Al和其他不可避免的杂质元素。通过在铸造性能优良的Al‑Si合金中加入适量的镁元素，同时控制Fe、Cu、Mn、Cr、V、Ti等杂质元素的含量，在保证良好的压铸成形性能的前提下，实现力学性能和导热性能比ADC12、YL102、A380等常规压铸铝合金大幅度提高。适用于生产通信机箱、散热器、手机中板等形状复杂且需要高强度以及提高导热性能的压铸件。

技术领域

本发明属于有色金属材料及其制备成形领域，涉及到一种高强度高导热的压铸铝合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着电子信息、通讯、汽车等行业的迅速发展，消费电子产品、LED照明设备、通讯基站、汽车零部件等有向小型化和高集成度的方向发展的趋势，因而对结构和材料力学性能以及散热要求越来越高。铝硅合金由于其优良的成形性能、可加工性能，同时兼具低成本、环境友好等优点，是高性能结构材料以及散热材料的良好选择。

压铸铝合金在通信、电子和交通运输等领域应用广泛，主要用于生产薄壁壳体类零件。在移动通信行业中，通信机箱等零件兼具散热功能，形状复杂。目前，共晶型或近共晶型铝硅合金是最主要的压铸铝合金，例如YL113、YL112、YL101和YL102（国标GB/T 15115）。其中YL113（相当于日本JIS H5302标准中的ADC12合金）用量最大、用途也最为广泛。常规压铸铝合金的强度普遍在200~330MPa之间，屈服强度在120-190MPa之间，导热率在90~110 W/(m·K)之间。随着通讯、电子、交通运输、动力和航天航空等的发展需求，对于材料的要求也越来越高。不仅要求材料要具备高屈服强度还需要较高的散热性能，以往单一的性能已经无法满足技术的发展要求。现在的铝合金材料不但对其基本的化学成分有严格的要求，还需要满足各种特殊的使用要求，兼顾多种性能。在这些性能之中，有些甚至是以往被认为相互存在一定的矛盾的。针对不同的材料使用特点。目前缺少一种高屈服强度同时还兼顾较高导热的铝合金材料。因此，设计开发具有高屈服强度同时又具有较高导热性能的压铸铝合金材料具有重要的应用价值。

专利CN108034870A公开了一种压铸铝合金高强韧压铸铝合金，通过在亚共晶铝硅合金中添加Y、Er等稀土元素使合金的铸态抗拉强度达到300MPa以上，延伸率6%。公开号为CN102146541A名称为“一种Al-Si-Cu-Mg-xLa稀土压铸铝合金的制备方法”的发明专利申请，公开了在Al-11.0Si-2.5Cu-0.2Mg合金中通过添加0.1～0.9%的稀土La后，明显细化、球化晶粒，改变第二相形态，大幅提高合金力学性能，压铸抗拉强度为266～286MPa，伸长率为3.0～4.0%。但以上的两种合金都在铝硅合金中添加了稀土元素，虽然提高了材料的力学性能，但也极大的增加了材料的成本，并且，该两种材料的导热性能都普遍较低。

专利CN108546854A公开了一种压铸铝合金材料，公开了在Al-1.5Si-0.6Cu-0.2Mn-0.4Mg-0.3Zn合金中通过添加稀土镧，稀土铈来提高该开发合金的强度和导热率，其抗拉强度为290-300MPa，屈服强度160MPa, 导热率160 W/(m·K)。该合金虽然导热率较常规材料高但其力学性能并没有显著的提高，而且，添加了昂贵的稀土元素极大的增加了材料成本。