[发明专利]一种压铸稀土铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压铸稀土铝合金及其制备方法，一种压铸稀土铝合金包括稀土元素含量为1.0wt％～7.0wt％，Fe含量为0.5wt％～1.5wt％，其他杂质元素总百分含量＜0.6wt％，余量为Al；制备压铸稀土铝合金方法包括如下步骤，按合金元素重量比，定量配置好原料；在熔炼炉中加入纯铝锭，加热使其熔化，熔化后加入剩余元素的合金；将所述第一熔体进行精炼，并用除气机除氢，待精炼15～20分钟后，除去铝液表面浮渣；将熔体进行压铸成型形成压铸稀土铝合金。本发明简化了合金成分，通过控制Fe、Ce、La元素的含量即可调整材料性能。保证了材料高导电性，同时具有一定的强韧性，产品在压铸过程中不会发生形变，并且制备方法操作简单，易于产业化生产。

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，特别是一种压铸稀土铝合金及其制备方法。

背景技术

压铸工艺作为一种高速、高压的近终成型工艺，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一体化成型。压铸铝合金可用于形状复杂的部件，在许多领域中得到了应用。

铸造铝合金产品通常采用引入固溶原子、析出强化相来强化合金，根据金属自由电子导热机制分析，铝合金中晶体点阵中缺陷、固溶原子或析出相会造成电场周期发生变化，从而导致导热电子的散射几率增加，降低电子的平均自由程，导致合金的导电导热性能下降。即材料杂质含量的增加，其电导率越低。目前主要通过以下途径提高铸造铝合金材料的导电率，一方面是控制材料杂质含量；另外一方面是在铝液熔炼时，对其进行变质和精炼处理。

在压铸铝合金生产过程中，加入稀土元素，能够起到变质、精炼净化、以及合金化等作用，当稀土含量较高时，会与合金中的其他元素开始形成许多含稀土元素的新相，粒子尺寸变得细小，这种变化在一定程度上强化了铝合金。同时稀土元素作为表面活性元素加到合金中，使得合金的铸态组织得以细化，减小了对传导电子的散射，从而使电阻率大幅度下降。

目前关于稀土对于压铸铝合金的研究，主要集中在向常用的压铸铝合金(Al-Si系、Al-Mg-Si系、Al-Zn-Mg(Cu)系等)中添加微量单一稀土或混合稀土元素，探究元素对材料变质、净化作用，一般认为铝合金中的稀土元素添加量不超过0.5％为宜。而对于向纯铝中添加适量单一稀土或混合稀土元素，探究其同时作为强化元素、变质剂、净化剂三者之间的协同关系的研究尚有待进一步开发。

中国发明专利申请CN110079713B公开了一种具有高热导率的稀土改性压铸铝合金材料及其制备方法，其原料组分组成为：Si7.0-11.0％、Fe0.5-1.3％、Cu0.5-2.5％、Mg0.3-0.7％、Zn0.3-0.7％、Sr0.01-0.1％、La0.05-0.1％、Ce0.05-0.1％，余量为铝。材料的热导率仅为150-160W/mK，延伸率仅为4.0-7.0％，材料导热(导电)效果及塑性较低，同时该方法添加中间合金种类繁多，增加了生产制造成本。

中国发明专利申请CN111485146B公开了一种高导热低Si铸造铝合金及其制备方法，其原料组分组成为：2.5～4.5％Si；2.0～3.0％Zn；0.8～1.2％Fe；0.2～0.4％Mg；0.1～0.3％Co；0.03～0.1％Sr；0.02％～0.05％B；0.05～0.15％RE；余量为Al。该方法获得材料的热导率仅为160-180W/(mk)，材料散热(导电)效果并非特别理想，且所获得的伸长率不太高，影响了材料的塑性。

中国发明专利申请CN108118197B公开了一种高导热压铸铝合金材料的制备方法，其原料组分组成为：硅为＜0.2％；铁为0.5-1.8％；铜为＜0.2％；锰为＜0.2％；镁为＜0.2％，锌为＜0.2％，镍为0.2-0.8％；钴为≤0.2％；铅为≤0.1％；锡≤0.01％，镉为≤0.01％，稀土镧元素0.1-0.4％，其他杂质总量和不超过0.3％；且镁硅重量比为0.02-0.07:1；余量为铝；材料电导率达到53.7％IACS及以上。但是该方法没有提及合金力学性能，限制了生产大型复杂的压铸件。