[发明专利]一种高强度高导热压铸铝合金及其热处理方法

说明书

本发明涉及一种高强度高导热压铸铝合金及其热处理方法。该合金的化学成分按照重量百分比的组成如下：Si:10.5‑13.0；Fe:0.3‑0.9；Cu:0.35‑1.0；Mg:0.5‑1.0；Zn:0.1‑0.6；Ni:0.15‑0.5；Sm:0.1‑0.25:其余为Al和不可避免的杂质，其中Cu/Mg为0.5～1.0。本发明对该压铸合金采用等温和非等温双步时效的热处理方法，合适的时效工艺可保证第二相粒子充分析出提高强度和导热性能，又不会引起组织内部气孔明显膨胀降低塑性，由此产生的合金具有高强度和高导热性能，特别适用于电动汽车散热器、5G基站壳体、手机中框等领域。

技术领域

本发明涉及铝合金材料及其制备方法，特别是一种高强度高导热压铸铝合金材料及其热处理方法。

背景技术

铝合金具有密度小、强度高、导电和导热性好、容易成型加工等优点，已经被广泛应用于汽车、电子及通讯等领域。纯铝在室温下的热导率(约239W/(m.K))很高，很适用于作为散热材料。但纯铝的强度非常低，一般通过添加合金化元素提高其机械性能，但随着合金元素的增加，铝合金的热导率逐渐降低。随着汽车、电子、通讯等行业的快速发展，产品的高集成度化对材料力学性能以及散热提出了更高的要求。

压铸铝合金零部件由于生产效率高和集成度高等优点，在汽车、通讯和电子等领域得到应用广泛。但为了获得优良的压铸性能，适用压铸的铝合金通常加入了高含量的Si、Zn等合金化元素，导致合金的导热率偏低。而且，由于压铸零部件内部存在大量气孔和孔隙，采用固溶热处理容易发生气体溶解和孔隙膨胀，导致塑性明显下降；而采用直接时效(T5)对屈服强度的提升非常有限。因此，常用压铸铝合金的机械性能普遍偏低。例如，目前用量最大、用途最广泛的ADC12压铸铝硅合金的屈服强度低于150MPa，且导热率小于96W/(m.k)。

因此，研发同时具有室温高强度和高导热性能的铝合金材料及其制备方法具有重要的应用价值。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明开发了一种高强度高导热压铸铝合金材料；同时，本发明提供了该压铸合金等温和非等温双步时效的热处理方法，合适的时效工艺可保证第二相粒子充分析出提高强度和导热性能，又不会引起组织内部气孔明显膨胀降低塑性，由此产生的合金具有高强度和高导热性能，特别适用于电动汽车散热器、5G基站壳体、手机中框等领域。

本发明完整的技术方案包括：

一种高强度高导热性压铸铝合金材料的热处理方法，所述铝合金的化学成分按照重量百分比的组成如下：

Si:10.5-13.0；Fe:0.3-0.9；Cu:0.35-1.0；Mg:0.5-1.2；Zn:0.1-0.6；Ni:0.15-0.5；Sm:0.1-0.25:其余为Al和不可避免的杂质，其中Cu/Mg为0.5～1.0；

所述热处理方法包括如下步骤：

(1)对所述的高强度高导热压铸态铝合金在温度T1进行等温时效处理；

(2)对等温时效处理后的压铸铝合金在高于T1的温度下进行非等温时效处理，即以一定的升温速率V1至一定温度T2并随后以一定的降温速率V2冷却至室温。

步骤(1)所述的等温时效处理温度T1为50-100℃，保温时间为2-4h。

步骤(2)的升温速率V1小于20℃/min，温度T2为200-300℃，降温速率V2小于20℃/min。

步骤(2)的升温速率V1为5～15℃/min，降温速率为5～10℃/min。

所述的压铸铝合金材料按重量百分比分别为：Si:11.8；Fe:0.5；Cu:0.45；Mg:0.66；Zn:0.28；Ni:0.15；Sm:0.15；其余为Al和不可避免的杂质。