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CN117144203A - 一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金 - Google Patents

一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金 Download PDF

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CN117144203A
CN117144203A CN202311216287.7A CN202311216287A CN117144203A CN 117144203 A CN117144203 A CN 117144203A CN 202311216287 A CN202311216287 A CN 202311216287A CN 117144203 A CN117144203 A CN 117144203A
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CN
China
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aluminum alloy
pressure casting
thermal conductivity
casting aluminum
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CN202311216287.7A
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Inventor
宋清和
方建儒
鲁超
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Dalian Yaming Automotive Parts Co ltd
Original Assignee
Dalian Yaming Automotive Parts Co ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,属于铝合金铸造技术领域。该铝合金所含元素按照重量百分比计,分别为:硅的含量不高于0.5%,铁的含量不高于0.5%,铜的含量不高于0.3%,锌的含量不高于0.3%,锰的含量不高于0.85%,铬的含量不高于0.2%,镁的含量不高于0.5%,锆的含量为0.1%‑0.5%,硼的含量为0.05%‑0.2%,钛的含量不高于0.15%,镍的含量不高于0.5%,镧的含量为5%‑15%,钼的含量不高于0.2%,余量为铝和不可避免的杂质。本发明所提供的铝合金具有良好的综合性能,既具有较高的熔点,又能够在铸态下保持较好的机械性能,同时具有优良的流动性和收缩率,从而能够适应高温钎焊操作。

Description

一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金
技术领域
本发明属于铝合金铸造技术领域,具体涉及一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金。
背景技术
铝合金是以铝为基,添加不同合金元素形成的轻金属材料。由于铝合金具有低密度、较好的力学性能、较高的导电性和导热性、较好的加工性和优良的抗腐蚀性能等多种特点,使其在航空航天、船舶制造、金属包装、建筑、交通运输以及化工等多个行业广泛应用。
铝合金按照加工方法和组成成分可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金是将配料熔炼后用砂模、铁模、熔模或压铸法等直接铸造成用于加工各种零部件的毛坯。而变形铝合金则是先将合金配料熔铸成坯锭,再进行塑性变形加工,通过轧制、挤压、拉伸、锻造等方法制成各种塑性加工制品。对于铸造铝合金,按其加入的主要元素不同,又可分为铝硅系合金、铝锌系合金、铝镁系合金等。
钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后,利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。目前在铝合金应用的各领域中,很多零件都需要高温钎焊组装,尤其是目前的新能源汽车散热水冷板以及通信领域的液冷板,但产品基体靠型材加工或者是锻造后再进行焊接,成本高,效率低。目前现有的高效率高压铸造铝合金主要因熔点低,达不到高温钎焊的温度,或者熔点高但是铸造流动性差,收缩率高,没法应用于目前的高压铸造。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的如下技术问题之一:
现有铝合金存在的熔点偏低,无法适应高温钎焊,或者熔点虽高但铸造流动性差、收缩率高,综合性能较差,无法实际应用于高压铸造的问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,所采取的具体技术方案如下:
一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,该铝合金包括硅、铁、铜、锌、锰、铬、镁、锆、硼、钛、镍、镧、钼以及余量的铝和不可避免的其他杂质。
优选地,该铝合金按照重量百分比计,硅的含量不高于0.5%,铁的含量不高于0.5%,铜的含量不高于0.3%,锌的含量不高于0.3%,锰的含量不高于0.85%,铬的含量不高于0.2%,镁的含量不高于0.5%,锆的含量为0.1%-0.5%,硼的含量为0.05%-0.2%,钛的含量不高于0.15%,镍的含量不高于0.5%,镧的含量为5%-15%,钼的含量不高于0.2%。
更优选地,按照重量百分比计,硅的含量为0.4%-0.5%,铁的含量为0.4%-0.5%,铜的含量为0.2%-0.3%,锌的含量0.2%-0.3%,锰的含量为0.7%-0.8%,铬的含量为0.05%-0.2%,镁的含量为0.4%-0.5%,锆的含量为0.1%-0.5%,硼的含量为0.05%-0.2%,钛的含量为0.01%-0.15%,镍的含量为0.4%-0.5%,镧的含量为5%-15%,钼的含量为0.15%-0.2%。
更优选地,按照重量百分比计,硅的含量为0.5%,铁的含量为0.45%,铜的含量为0.25%,锌的含量0.28%,锰的含量为0.8%,铬的含量为0.11%,镁的含量为0.5%,锆的含量为0.5%,硼的含量为0.18%,钛的含量为0.13%,镍的含量为0.45%,镧的含量为14%,钼的含量为0.18%。
优选地,不可避免的其他杂质的含量不高于0.15%。
优选地,高压铸造铝合金的抗拉强度为200MPa-250MP。
更优选地,高压铸造铝合金的抗拉强度为206MPa-231MP。
优选地,高压铸造铝合金的屈服强度为100MPa-130MP。
更优选地,高压铸造铝合金的屈服强度为105MPa-119MP。
优选地,高压铸造铝合金导热系数>160w/m·k。
(三)有益效果
与现有技术相比,本发明获得的有益效果为:
一、本发明的铝合金具有较高的熔点可进行较高温度的钎焊,其制备的压铸铝合金零件可以替代机加工雕刻件和锻造加工,以实现精密成型并大幅度提高产品的铝合金材料利用率和降低生产工序成本,并且具有较高的导热系数可以提高水冷板散热系统的运行效能。
二、本发明所制备的铝合金的熔点能够达到625℃,同时,具备较好的机械加工性能,拉伸强度可达到231MPa,屈服强度可达到119MPa。该铝合金的整体性质优异,既具有较高的熔点,又能够在铸态下保持较好的机械性能,同时具有优良的流动性和收缩率,从而能够适应高温钎焊操作。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为现有Al-Si压铸合金加热从固态到液态时固态比例随温度的变化图。
图2为现有Al-Si压铸合金导热系数随温度的变化曲线。
图3为实施例3所制备的铝合金加热从固态到液态时固态比例随温度的变化图。
图4为实施例3所制备的铝合金导热系数随温度的变化曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同实施方式实施。
实施例1
本实施例提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,按照重量百分比计,铝合金中各元素的含量为:硅的含量为0.4%,铁的含量为0.4%,铜的含量为0.2%,锌的含量0.2%,锰的含量为0.7%,铬的含量为0.09%,镁的含量为0.41%,锆的含量为0.15%,硼的含量为0.05%,钛的含量为0.01%,镍的含量为0.4%,镧的含量5.4%,钼的含量为0.15%,不可避免的杂质含量低于0.15%,余量为铝。
实施例2
本实施例提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,按照重量百分比计,铝合金中各元素的含量为:硅的含量为0.45%,铁的含量为0.4%,铜的含量为0.2%,锌的含量0.2%,锰的含量为0.75%,铬的含量为0.09%,镁的含量为0.43%,锆的含量为0.25%,硼的含量为0.1%,钛的含量为0.01%,镍的含量为0.4%,镧的含量为9.8%,钼的含量为0.15%,不可避免的杂质含量低于0.05%,余量为铝。
实施例3
本实施例提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,按照重量百分比计,铝合金中各元素的含量为:硅的含量为0.5%,铁的含量为0.45%,铜的含量为0.25%,锌的含量0.28%,锰的含量为0.8%,铬的含量为0.11%,镁的含量为0.5%,锆的含量为0.5%,硼的含量为0.18%,钛的含量为0.13%,镍的含量为0.45%,镧的含量为5%,钼的含量为0.15%,不可避免的杂质含量低于0.05%,余量为铝。
实施例4
本实施例提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,按照重量百分比计,铝合金中各元素的含量为:硅的含量为0.5%,铁的含量为0.45%,铜的含量为0.25%,锌的含量0.28%,锰的含量为0.8%,铬的含量为0.11%,镁的含量为0.5%,锆的含量为0.5%,硼的含量为0.18%,钛的含量为0.13%,镍的含量为0.45%,镧的含量为15%,钼的含量为0.2%,不可避免的杂质含量低于0.05%,余量为铝。
实施例5
本实施例提供一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,按照重量百分比计,铝合金中各元素的含量为:硅的含量为0.5%,铁的含量为0.45%,铜的含量为0.25%,锌的含量0.28%,锰的含量为0.8%,铬的含量为0.11%,镁的含量为0.5%,锆的含量为0.5%,硼的含量为0.18%,钛的含量为0.13%,镍的含量为0.45%,镧的含量为14%,钼的含量为0.18%,不可避免的杂质含量低于0.05%,余量为铝。
实施例6
对实施例1-3所制备的铝合金的熔点、屈服强度、拉伸强度、断裂延伸率和导热系数进行了测定。测定方法如下:
其中,铝合金熔点的测定方法采用GB/T 40320-2021的方法测定;铝合金样品的抗拉强度、屈服强度以及断裂延伸率采用GB/T228.1-2021测试标准,测试拉伸速度为2mm/min。铝合金的导热系数采用激光导热法测定。同时,在测定过程中,还对现有常规的Al-Si压铸铝合金材料的熔点及导热系数进行测定(参见图1和图2)。其中常规Al-Si压铸铝合金材料的牌号为YL101。
经测定,以上铝合金的具体指标表1所示,实施例3和现有常规压铸铝合金的熔点及导热系数如图1-4所示。
表1实施例1-3所制备铝合金的性能测定结果
指标 实施例1 实施例2 实施例3
熔点(℃) 625 627 625
屈服强度(MPa) 206 208 231
抗拉强度(MPa) 105 106 119
断裂延伸率(%) 5.5 5.3 5.1
导热系数(KW/m·k) 161 162 165
从表1和图1-4可知,本发明所制备的铝合金的熔点均达到625℃以上,屈服强度可达231MPa,抗拉强度119MPa,断裂延伸率为5.1%,导热系数达到160KW/m·k以上。现有常规的压铸铝合金的熔点和导热系数则明显低于实施例1-3所制备的铝合金材料。
以上实施例所制备的铝合金材料为全新的可压铸铝合金,可以实现压铸生产,同时具有较高的导热系数并且固相线温度高于625℃,可以进行钎焊。可以替代机加工或者锻造成型,以实现精密成型并大幅度提高产品的铝合金材料利用率和降低生产工序成本,并且较高的导热系数可以提高水冷板散热系统的运行效能成本低、生产效率高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替代、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,包括硅、铁、铜、锌、锰、铬、镁、锆、硼、钛、镍、镧、钼、余量的铝和不可避免的其他杂质。
2.根据权利要求1所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,按照重量百分比计,硅的含量不高于0.5%,铁的含量不高于0.5%,铜的含量不高于0.3%,锌的含量不高于0.3%,锰的含量不高于0.85%,铬的含量不高于0.2%,镁的含量不高于0.5%,锆的含量为0.1%-0.5%,硼的含量为0.05%-0.2%,钛的含量不高于0.15%,镍的含量不高于0.5%,镧的含量为5%-15%,钼的含量不高于0.2%。
3.根据权利要求2所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,按照重量百分比计,硅的含量为0.4%-0.5%,铁的含量为0.4%-0.5%,铜的含量为0.2%-0.3%,锌的含量0.2%-0.3%,锰的含量为0.7%-0.8%,铬的含量为0.05%-0.2%,镁的含量为0.4%-0.5%,锆的含量为0.1%-0.5%,硼的含量为0.05%-0.2%,钛的含量为0.01%-0.15%,镍的含量为0.4%-0.5%,镧的含量为5%-15%,钼的含量为0.15%-0.2%。
4.根据权利要求3所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,按照重量百分比计,硅的含量为0.5%,铁的含量为0.45%,铜的含量为0.25%,锌的含量0.28%,锰的含量为0.8%,铬的含量为0.11%,镁的含量为0.5%,锆的含量为0.5%,硼的含量为0.18%,钛的含量为0.13%,镍的含量为0.45%,镧的含量为14%,钼的含量为0.18%。
5.根据权利要求1所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,不可避免的其他杂质的含量不高于0.15%。
6.根据权利要求1所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,抗拉强度为200MPa-250MP。
7.根据权利要求6所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,抗拉强度为206MPa-231MP。
8.根据权利要求1所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,屈服强度为100MPa-130MP。
9.根据权利要求8所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,屈服强度为105MPa-119MP。
10.根据权利要求1所述的可钎焊的高导热系数高压铸造铝合金,其特征在于,导热系数>160w/m·k。
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