[发明专利]一种高硬高导热多元合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬高导热多元合金，该多元合金中各元素的质量百分比为：Zn 15～30%，Si 10～20%，Cu 10～15%，Mn 5～10%，余量为Al；其利用熔炼炉先将纯铝锭熔化，再按比例加入锌、硅、铜、锰等合金元素，最后加入精炼剂和除渣剂进行除气除渣后浇注而得。本发明通过改善合金成分，从而细化晶粒、改变合金中第二相的形貌，提高合金的硬度和导热性能，而且制备方法简单、成型和加工性能良好，可以广泛应用于快速发展的新能源汽车、5G通信设备等行业，保障了产品工作时的散热性能和机械性能，对提高产品的使用寿命，降低生产成本具有重要意义。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高硬高导热多元合金及其制备方法。

背景技术

随着现代电子信息技术及制造技术的快速发展，尤其是在快速发展的新能源汽车、5G通信设备等行业，其系统和设备都趋向于集成化、小型化、轻量化及高功率的方向发展，这无疑给散热器的散热性能带来了严峻挑战。而散热器所用材料的热导率对整个散热器的散热效率有十分重要的影响，因此通过研究和开发具有高热导率的新型材料是一种提高散热器散热性能的重要方法。

在热导率高的金、银、铜和铝等金属中，铝的价格最低，并且比重小的铝金属，单位重量比铜具有更高的散热能力；另外在铸造和挤压过程中，因具有良好的延展性使得铝合金更容易成型；还有铝矿资源丰富，从元素含量来看，铝（约8.1%）排在氧、硅之后，占第三位，明显超过排名第四的铁（约5.0%）。鉴于材料的热导率、价格、成型性和在地壳中总含量的综合考虑，可以看出，铝制散热器在我国的市场需求和发展前景是巨大的。而目前市场上所用的散热器材料确实多为铝合金，这其中又以铝合金6063的应用最为广泛。

但是随着器件及设备的发热量持续增加，传统的铝合金6063已不能满足散热需求，因此需要开发散热性能和综合机械性能更好的材料。而在汽车、电子及通讯等领域经常需要生产结构复杂且壁厚不均匀的产品，我们通常采用铸造铝合金，特别是针对上述领域的大批量生产，应用铸造工艺具有显著的经济优势。而合金元素的含量和存在形式一直是影响铸造铝合金组织和性能的关键因素，因此，通过调整合金元素的含量和存在形式来研究开发一种高强、高导热的新型铝合金具有重要的理论及实际意义。

发明内容

针对当前散热材料性能跟不上工业生产需求的现状，本发明目的在于提供一种高硬高导热多元合金，从而进一步提高铸造铝合金的力学性能和导热性能，以满足当前工业生产中对散热材料性能要求日益增长的现状。

本发明还提供了上述高硬高导热多元合金的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高硬高导热多元合金，该多元合金中各元素的质量百分比为：Zn 15～30%，Si10～20%，Cu 10～15%，Mn 5～10%，余量为Al（优选40～60%）。

进一步的，所述高硬高导热多元合金各元素的质量百分比优选为：Zn 15%，Si10%，Cu 10%，Mn 5%，余量为Al。

进一步的，所述高硬高导热多元合金各元素的质量百分比优选为：Zn 18%，Si12%，Cu 11%，Mn 6%，余量为Al。

进一步的，所述高硬高导热多元合金各元素的质量百分比优选为：Zn 21%，Si14%，Cu 12%，Mn 7%，余量为Al。

进一步的，所述高硬高导热多元合金各元素的质量百分比优选为：Zn 24%，Si16%，Cu 13%，Mn 8%，余量为Al。

一种上述高硬高导热多元合金的制备方法，其包括如下步骤：

1）物料称量：

按比例在电子天平上精准称量原料纯铝锭以及锌、硅、铜、锰的中间合金；

2）制备合金：