CN113234971A

CN113234971A - 一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料及其制备方法

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Publication number: CN113234971A
Application number: CN202110552086.9A
Authority: CN
Inventors: 胡振光; 顾振武
Original assignee: Ningbo Ruidao New Material Technology Co ltd
Current assignee: Ningbo Ruidao New Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-20
Filing date: 2021-05-20
Publication date: 2021-08-10

Abstract

本发明专利公开了一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料及其制备方法。该压铸铝合金按质量百分比计，包括如下组分：Si 3.0‑6.0％、Fe0.2‑0.6％、Cu 0.5‑1.5％、Mn 0.2‑0.36％、Mg 0.01‑0.07％、Sr 0.004‑0.01％、稀土元素含量0.01‑0.3％，其中稀土元素为：La、Ce、Er、Y，其中Mn/Fe的比值为0.3‑1.2，其余为铝。本发明压铸铝合金复合添加任意两种稀土元素：镧、铈、铒、钇元素，都能够细化合金的铸态组织，改善共晶硅的形貌和改变压铸铝合金中富铁多元金属间化合物形态，提高铝硅合金的导热性能和力学性能。用锰替代部分Fe，控制Mn和Fe的质量比：0.6‑0.9，目的是避免含量高的铁产生粗大针状富Fe相对合金力学性能的影响，而且解决了压铸件不易脱模的问题。制备得到的稀土改性压铸铝合金材料无需热处理且具有高热导率，脱模性好和优异的力学性能。

Description

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料及其制备方法

【技术领域】：本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料及其制备方法。

【技术背景】：随着现代电子信息技术及制造技术的快速发展，电子系统及设备向着大规模集成化、小型化、轻量化及高功率等方向发展，这无疑给电子系统及设备的散热带来了严峻挑战。

铝合金具有导热系数高、力学性能好、表面处理容易、价格低廉等关键性能，已被广泛用作散热材料。Al-Si系压铸合金因结晶温度间隔小、硅相凝固结晶潜热和比热容大、线收缩率小、且具有良好的流动性能、充型性能和较小的热裂、疏松倾向，因此应用最为广泛。但是，在Al-Si系压铸合金组织中存在不少块状、板条状、长针状的Si相，并且α-Al相枝晶粗大，会降低合金的热导率和削弱力学性能。因此，在工业生产中常对Al-Si系压铸合金进行变质处理来提升性能，稀土具有独特的电子层结构和物理化学性质，拥有超强的自旋耦合特性，在铝合金中加入少量稀土后，合金的显微组织得到一定程度的改善，而且还能起到净化熔体和除气的作用，进一步提高合金热导率和改善合金的力学性能。

压铸铝合金在成份设计中，不仅要同时兼具高热导率和优异的力学性能两个主要方面，而且要考虑到合金在压铸过程中要保证熔体具有较好的流动性和铸件容易脱模，所以压铸合金常常引入一些稀土元素和控制合金成份配比来提高铝硅合金的性能，具有导热性好、铸造性能好、流动性好、脱模性好等优点。

往往铝硅合金都要有一定的Fe含量，为了防止粘模，合金中的铁含量一般控制在0.6％以上，但是较高的铁含量会对合金的力学性能产生负面作用，铁在合金中以脆性的针片状富铁多元金属间化合物的形式存在，该金属间化合物的形态会对合金的基体产生割裂作用，从而影响合金材料的延伸率。为了减少富铁金属间化合物对合金力学的影响，用Mn替代部分Fe，锰可以改变Al-Si系合金中富铁金属间化合物的形貌，形态由针状转变为汉字状，减弱针状对基体的割裂作用，减少了Fe对材料力学性能的不利影响。

近几年，国内相关领域学者对高热导率、高强度的压铸铝合金材料的制备进行了探索，主要对压铸铝硅合金进行研究，以提高材料的散热性能和改善力学性能。公开号为CN110144499A公开了一种用于5G通迅基站壳体的压铸铝合金及其制备方法，包括如下组分：Si 10.0-12.0％，Zn 5.0-6.0％，Mg0.3-0.65％，Fe 0.5-0.8％，Mn 0.35-0.5％，Ti0.08-0.15％，B 0.005-0.01％，杂质元素含量≤0.15 ％，其余为Al，制备的合金热导率为130-150W/(m·K)，抗拉强度为300-350MPa，合金伸长率为2.0-3.5％；公开号为CN108118197A公开了一种高导热压铸铝合金材料的制备方法，包括如下组分：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％；其他杂质总量和不超过0.3％；余量为铝，制备的合金导热系数＞230W/(m·K)；公开号为CN107739916B公开了一种高强高导热薄壁压铸铝合金及其制备方法，所述各组分为：Si：12.7wt％；Cu：0.08wt ％；Fe：0.69wt％，Mg：0.1wt％；其余杂质控制在0.05wt％以下，余量为Al，制备的合金的热导率＞200W/(m·K)。

以上所述三个专利中，CN110144499A所获得的抗拉强度达到350MPa，但热导率仅为130-150W/(m·K)，材料散热效果不佳，且所获得的伸长率较低，影响材料的塑性；公开号为CN108118197A制备的压铸铝合金所获得的热导率达到230W/mK，但未报道合金的力学性能，合金的硅含量较低，影响合金的流动性能，限制生产大型复杂且具有薄壁结构的压铸件；CN107739916B制备的压铸铝合金所获得的热导率大于200W/mK，抗拉强度大于300MPa。但是制备出的合金需要长达4小时的热处理，这将会带来生产成本的增加，而且大多数复杂的大型压铸件不能通过热处理进一步提升导热系数

因此，开发高导热率，抗拉强度高，流动性好，容易脱模且无需热处理的压铸铝合金以满足市场需求。

【发明内容】：本发明是针对现有技术的不足，提供一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料及其制备方法。本发明通过添加锰元素替代部分铁元素，控制Mn和Fe质量比：0.6-0.9，不但避免了由于含量高的铁产生粗大的针状富Fe 相对合金力学性能的影响，而且又解决了压铸件不易脱模的问题。任意添加两种微量稀土元素：镧、铈、铒、钇，对铝硅系铸造合金进行变质处理，开发出一种铸造性能好，且无需进行热处理，兼具高导热性和优异力学性能的压铸铝合金材料。

【本发明的技术方案】：

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为： Si3.0-6.0％、Fe 0.2-0.6％、Cu 0.5-1.5％、Mn 0.2-0.36％、Mg 0.01-0.07％、Sr 0.004-0.01％、稀土元素含量0.01-0.3％，其中稀土元素为：La、Ce、Er、Y，其中Mn/Fe的比值为0.3-1.2，其余为铝，其余为铝。

作为技术方案的优选，其成分及重量百分比为：Si 5.0-6.0％、Fe 0.3-0.5％、 Cu0.5-1.0％、Mn 0.23-0.36％、Mg 0.01-0.06％、Sr 0.004-0.007％、稀土元素含量 0.10-0.25％，其中稀土元素为：La、Ce、Er、Y，添加任意两种稀土元素，其中Mn/Fe 的比值为0.6-0.9，其余为铝。

作为技术方案的优选，控制Mn和Fe质量比：0.6-0.9。

作为技术方案的优选，复合添加任意两种稀土元素：镧、铈、铒、钇，所添加的任意两种稀土总含量：0.01％～0.25％，单个稀土含量：0.01％～0.15％。

一种如上所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金和铝镧中间合金、铝铈中间合金、铝铒中间合金、铝钇中间合金(添加任意两种稀土中间合金)原料。

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为800-860℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为720-780℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入任意两种稀土中间合金，熔炼温度设置为 710-770℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ。

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行熔炼变质处理30-40min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ。

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为10-25min。

(5)浇铸：精炼结束后静置30-35min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料。

作为技术方案的优选，步骤(3)中，熔炼温度设置为720-760℃。

作为技术方案的优选，步骤(4)中，熔炼温度设置为710-730℃。

作为技术方案的优选，步骤(5)中，熔炼温度设置为740-760℃。

作为技术方案的优选，所述氩气为99.99％的高纯度氩气。

进一步的，对上述复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料进行性能测试，其热导率不低于180W/mK，抗拉强度不低于220MPa，延伸率不低于4.0 ％。

本发明所用的铝锭、铝铜中间合金、铝铁中间合金、金属硅、铝镧中间合金、铝铈中间合金、铝铒中间合金、铝钇中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金和铝锰中间合金均可由市场购买得到。各种中间合金加入的量，根据中间合金各成分的含量和目标产品各成分百分比含量一起计算而得。

本发明的原理：

铁能与合金元素形成α-Al₈Fe₂Si和β-Al₅FeSi，β-Al₅FeSi是Al-Si-Fe合金中高含量Si或快冷速度慢时的相，对合金组织有一定危害作用。合金中也可能产生Al₉FeSi₂，能使得合金变脆降低，合金表面氧化膜遭到破坏使得耐腐蚀性下降。同时，随着铁含量的提高，合金中的β-Al₅FeSi体积变大，气孔增多，使得合金的力学性能下降。当增加Fe的含量时，会析出粗大的针状Al₃Fe和Al-Fe-Si 中间相，对强度影响不大，但延伸率和抗冲击性下降。

经大量研究表明，锰可以改变Al-Si系合金中β-Fe的形貌，使针状的β-Fe 转变为汉字状的α-Fe，减弱针状β-Fe对基体的割裂作用，减少了Fe对材料力学性能的不利影响。另外锰元素的加入可以在熔体内生成AlCuMn、AlMnSi、 MnAl₆等第二相，这些相可以阻止再结晶时晶粒的粗大化，提升了再结晶时的温度，从而细化了晶粒尺寸。锰元素加入量过多会产生晶内偏析的现象，所以合理控制锰的含量可以提高合金的力学性能，按照Mn/Fe值0.6～0.9添加Mn，能形成AlSiMnFe相，可以消弱Fe的有害作用。

经大量研究表明，稀土元素镧、铈、铒和钇，在铝硅系压铸铝合金中能够细化合金的铸态组织，初生α-Al从粗大的树枝晶转变为细小的等轴晶和胞状晶，针状的共晶硅转变为细小的颗粒状。铝硅合金的热导率与初生α-Al和Si相的尺寸、分布和形貌有关。这些因素将影响铝硅合金的电子传输和电导率。研究表明，改变硅相的形貌可以显著提高铝硅合金的导热性能和有效地提高合金的力学性能。稀土元素镧、铈、铒和钇还可以改变合金中脆性针状富铁金属间化合物，其针状形态可以割裂合金的基体，降低压铸合金材料的延伸率，进而影响合金的塑性。

本发明通过添加按照Mn和Fe质量比：0.6～0.9添加Mn，减弱针状β-Fe 对基体的割裂作用，减少了Fe对材料力学性能的不利影响；添加任意两种微量稀土元素镧、铈、铒和钇，都能够细化合金的铸态组织和改变共晶硅的形貌，提高铝硅合金的导热性能和改变压铸铝合金中富铁多元金属间化合物形态。通过上述作用，本发明的稀土改性压铸铝合金材料可兼具较高的热导率，容易脱模和优异的力学性能。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过科学合理地优化合金成分，通过添加锰元素替代部分铁元素，控制Mn和Fe质量在0.6～0.9范围内，不但避免了由于含量高的铁产生粗大的针状富Fe相对合金力学性能的影响，而且又解决了压铸件不易脱模的问题。添加任意两种稀土元素镧、铈、铒和钇对铝硅系铸造合金进行变质处理。通过添加适量的稀土元素，有效细化了压铸铝合金组织，使针状的共晶硅转变为细小的颗粒状，进一步提高铝硅合金的导热性能和力学性能，并且有效改变了富铁多元金属间化合物形态从而提高合金的延伸率。得到的压铸铝合金无需进行热处理，兼具高导热性，容易脱模和优异的力学性能。

(2)本发明的复合添加稀土改性压铸铝合金材料的热导率不低于180W/mK，其力学性能优秀，抗拉强度不低于220MPa，延伸率不低于4.0％。压铸铝合金材料可以用于生产结构复杂薄壁散热齿、深腔结构和翅片等，满足铸件在汽车、 3C产品、5G通信技术、LED灯具领域的应用需求。压铸件无需进行热处理，减少了工艺流程和能耗，节约制造成本。

具体实施方式

以下结合具体实施实例进一步详细描述本发明，但本发明的应用并不限于此。

本发明选用的原料铝锭、金属硅和铝铜中间合金纯度≥99.9％；所用氩气为99.99％的高纯度氩气。

实施例1

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为： Si6.0％、Fe 0.3％、Cu 1.0％、Sr 0.007％、Mn 0.24％、Mg 0.02％、La 0.1％、Ce 0.15％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝镧中间合金和铝铈中间合金原料。

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为830℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为750℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝镧中间合金、铝铈中间合金，熔炼温度设置为740 ℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为730 ℃，变质处理30min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为720℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为20min；

(5)浇铸：精炼结束后静置33min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为750℃，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

实施例2

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为：Si5.5％、Fe 0.6％、Cu 1.3％、Sr 0.007％、Mn 0.23％、Mg 0.04％、La 0.05％、Y 0.15％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝镧中间合金和铝钇中间合金原料；

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为840℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为760℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝镧中间合金、铝钇中间合金，熔炼温度设置为750 ℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为730 ℃，变质处理32min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为720℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为15min；

(5)浇铸：精炼结束后静置32min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为750，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

实施例3

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为： Si5.0％、Fe 0.5％、Cu 1.3％、Sr 0.005％、Mn 0.30％、Mg 0.06％、Er 0.1％、Y 0.15％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝铒中间合金和铝钇中间合金原料；

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为850℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为770℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝铒中间合金、铝钇中间合金，熔炼温度设置为760 ℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为735 ℃，变质处理35min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为725℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为15min；

(5)浇铸：精炼结束后静置31min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为755℃，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

实施例4

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为： Si5.2％、Fe 0.4％、Cu 0.5％、Sr 0.004％、Mn 0.28％、Mg 0.01％、La 0.1％、Er 0.05％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝镧中间合金和铝铒中间合金原料；

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为820℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为740℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝镧中间合金、铝铒中间合金，熔炼温度设置为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为725 ℃，变质处理38min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为715℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为20min；

(5)浇铸：精炼结束后静置34min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为745℃，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

实施例5

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为： Si6.0％、Fe 0.5％、Cu 1.5％、Sr 0.004％、Mn 0.25％、Mg 0.03％、Er 0.05％、Ce 0.1％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝铒中间合金和铝铈中间合金原料；

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为860℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为780℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝铒中间合金、铝铈中间合金，熔炼温度设置为770 ℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为760 ℃，变质处理35min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为730℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为10min；

(5)浇铸：精炼结束后静置35min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为760℃，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

实施例6

一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其成分及重量百分比为：Si3.0％、Fe 0.6％、Cu 0.5％、Sr 0.01％、Mn 0.36％、Mg 0.05％、Y 0.15％、Ce 0.05％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)原料准备：按所述质量百分比，定量配置铝锭、金属硅、铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝锰中间合金、铝镁中间合金、铝锶中间合金、铝钇中间合金和铝铈中间合金原料；

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为800℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为720℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入铝钇中间合金、铝铈中间合金，熔炼温度设置为710 ℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(3)变质处理：向熔体Ⅲ中加入铝锶中间合金进行变质，设置变质温度为720 ℃，变质处理40min，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(4)精炼：对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，设置精炼温度为710℃，向熔体Ⅳ内通入氩气，时间为25min；

(5)浇铸：精炼结束后静置30min，捞净表面浮渣后，然后浇铸成锭，设置浇铸温度为740℃，得到稀土改性高热导率压铸铝合金材料；

对比实施例1

一种压铸铝合金材料ADC12，其成分及重量百分比为：Si 12.0％、Fe 1.0 ％、Cu2.5％、Mg 0.5％、Zn 1.0％、Mn 0.5％、Ti 0.2％，余量为铝。

其制备方法，包括以下步骤：

(1)将铝锭和金属硅装入熔炼炉中，设置熔炼温度为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；

(2)向熔体Ⅰ中加入铝锰中间合金进行熔炼，设置熔炼温度为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；

(3)向熔体Ⅱ中加入镁锭和锌锭进行熔炼，设置熔炼温度为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ；

(4)向熔体Ⅲ中加入铝钛中间合金进行熔炼，设置熔炼温度为730℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅳ；

(5)对熔体Ⅳ进行炉前成分检测，成分合格后对熔体Ⅳ进行精炼，向熔体Ⅳ内通入氩气，设置精炼温度为730℃，时间为25min；

(6)精炼结束后静置18min，扒渣，然后浇铸成锭，浇铸温度为700℃，得到压铸铝合金ADC12。

成份检测与性能测试

对上述实施例1-6制备得到的稀土改性压铸铝合金和对比实施例1制备的压铸铝合金进行如下测试：

1、化学成分检测

测试方法：参照《GB/T 7999-2015铝及铝合金光电直读发射光谱仪分析方法》，使用岛津发射光谱仪(PDA-7000)测定，结果如表1所示。

表1复合添加稀土改性压铸铝合金材料化学成分检测结果(以质量百分比计，％)

化学成份	Si	Cu	Fe	Mn	Mg	Zn	Mn	Ti	La	Ce	Er	Y	Sr	Al
															实施例1	6.0	1.0	0.3	0.24	0.02	--	--	--	0.1	0.15	--	--	0.007	余量
实施例2	5.5	1.3	0.6	0.23	0.04	--	--	--	0.05	--	--	0.15	0.007	余量
															实施例3	5.0	1.3	0.5	0.3	0.06	--	--	--	--	--	0.1	0.15	0.005	余量
实施例4	5.2	0.5	0.4	0.28	0.01	--	--	--	0.1	--	0.05	--	0.004	余量
															实施例5	6.0	1.5	0.5	0.25	0.03	--	--	--	--	0.1	0.05	--	0.004	余量
实施例6	3.0	0.5	0.6	0.36	0.05	--	--	--	--	0.05	--	0.15	0.01	余量
															ADC12	12.0	2.5	1.0	--	0.5	1.0	0.5	0.2	--	--	--	--	--	余量

由表1可知，根据本发明的方法得到的复合添加稀土改性压铸铝合金材料的化学成分与设计的化学成分相符，说明本发明的方法再现性好。

2、热导率与力学性能检测

测试方法：参照《GB/T 3651-2008金属高温导热系数测量方法》和《GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验第一部分室温试验方法》，结果如表2所示。

表2复合添加稀土改性压铸铝合金材料热导率与力学性能检测结果

	热导率(W/mK)	抗拉强度(MPa)	延伸率(％)
				实施例1	180	221	6.2
实施例2	186	223	5.0
				实施例3	196	232	4.8
实施例4	185	225	5.1
				实施例5	187	230	6.1
实施例6	190	235	4.5
				ADC12	90	232	2.0

由表2可以看出，本发明实施例1-6得到的复合添加稀土压铸铝合金的热导率均大于180W/mK，延伸率均大于4％，而抗拉强度均在220MPa以上。本发明的复合添加稀土压铸铝合金材料在保持较好抗拉强度的前提下，具有较高的热导率和延伸率。

综上所述：

本发明的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料通过对合金的成份进行科学合理的改进，通过对硅、铁、锰、铜等元素含量的合理计算调整，使得压铸铝合金材料热导率不低于180W/mK，抗拉强度不低于220MPa，延伸率不低于4 ％。

Claims

1.一种复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：Si 3.0-6.0％、Fe 0.2-0.6％、Cu 0.5-1.5％、Mn0.2-0.36％、Mg 0.01-0.07％、Sr 0.004-0.01％、稀土元素含量0.01-0.3％，其中稀土元素为：La、Ce、Er、Y，其中Mn/Fe的比值为0.3-1.2，其余为铝。

2.根据权利要求1所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：Si 5.0-6.0％、Fe 0.3-0.5％、Cu0.5-1.0％、Mn 0.23-0.36％、Mg 0.01-0.06％、Sr 0.004-0.007％、稀土元素含量0.10-0.25％，其中稀土元素为：La、Ce、Er、Y，添加任意两种稀土元素，其中Mn/Fe的比值为0.6-0.9，其余为铝。

3.根据权利要求1或2所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其特征在于，用Mn替代部分Fe，控制Mn和Fe质量比：0.6-0.9。

4.根据权利要求1或2所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其特征在于，复合添加任意两种稀土元素：镧、铈、铒、钇，所添加的任意两种稀土总含量：0.10％～0.25％，单个稀土含量：0.01％～0.15％。

5.根据权利要求1或2所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料，其特征在于，所述稀土改性高热导率压铸铝合金材料的热导率不低于180W/mK，抗拉强度不低于220MPa，延伸率不低于4％。

6.一种如权利要求1-5任一所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)熔炼：将所述铝锭和金属硅装入熔炼炉中，熔炼温度设置为800-860℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅰ；向熔体Ⅰ中加入铝铁中间合金、铝铜中间合金、铝镁中间合金和铝锰中间合金进行熔炼，熔炼温度设置为720-780℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅱ；向熔体Ⅱ中加入任意两种稀土中间合金，熔炼温度设置为710-770℃，炉料完全熔化后得到熔体Ⅲ。

7.根据权利要求6所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，变质温度设置为720-760℃。

8.根据权利要求6所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，精炼温度设置为710-730℃

9.根据权利要求6所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，浇铸温度设置为740-760℃。

10.根据权利要求6所述的复合添加稀土改性高强高热导压铸铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述氩气为99.99％的高纯度氩气。