一种高导热铸造铝合金的制作方法

本发明属于高性能铝合金，具体涉及一种高导热铸造铝合金。

背景技术：

1、铸造铝合金在汽车、航空航天、电子通讯等行业得到了广泛地应用。为了获得优良的强度及铸造性能，铸造铝合金中通常需要加入大量的si、cu、mg等合金化元素，这些合金化元素的加入均会导致合金的导热性能和导电性能迅速下降。随着5g通讯、3c电子、新能源汽车的快速发展，对具有高导热性能和优良铸造性能的铝合金需求日益增长，目前常用的铸造铝合金已无法满足使用需求。为了提高压铸铝合金的热导率，研究人员致力于开发新型的高导热压铸铝合金。专利cn115976372b公开了一种高导热高强度压铸铝合金材料，该发明通过在铝合金加入ag，在保证铝合金强度的同时使铝合金的导热系数达到180w/(m.k)。然而，ag属于价格昂贵元素，限制合金的广泛应用。专利cn114672697b公开了一种高导热压铸铝合金，按照质量百分比计包括有以下组分：ni：1.5～2.5％，fe：0.5～1.5％，mg：0.5～1.0％，zn：0.9～1.8％，b：0.1～0.3％，不可避免的其他杂质：＜0.3％，余量为al。所述压铸铝合金的导热系数接近210w/(m·k)，但抗拉强度低于210mpa。

2、al-cu系铸造铝合金具有高强度以及可热处理强化等特点，但由于al-cu合金热裂倾向大、容易形成疏松，一般不适合于压铸成型。专利申请cn116987937a公开了一种al-cu-mn-ca合金及其制备方法，该合金其原料按照质量百分比计算，包括：cu：4％～5％，mn：0.5％～1％，ca：0.5％～1％，ti：0.1％～0.3％，余量为al；杂质fe，si，mg等总量低于0.2％。该发明通过挤压铸造的制备方法在晶粒间形成(al)+al4ca共晶组织，可有效减少合金的热裂倾向，增加al-cu-mn合金的铸造性能。但由于cu元素主要以基体中固溶和al2cu形式存在，将导致合金的导热性能下降。并且，mn元素也会显著降低铝合金的热导率。因此，研发兼具高导热、高强度和优良压铸性能的al-cu铝合金对扩大铝合金的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种高导热铸造铝合金。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种高导热铸造铝合金，通过调控成分含量及优化制备方法，同时提高铝合金的导热、强度和压铸性能；

3、所述高导热铸造铝合金，包括如下质量百分含量的元素：cu：2.7％～7.5wt.％，ca：0.5％～2.5wt.％，fe：0.08％～1.0wt.％，b≤0.08％；余量为al和不可避免的杂质；

4、所述高导热铸造铝合金的制备方法，包括如下步骤：

5、(1)将坩埚预热后装入al锭，升温将所述al锭熔化后，升温至720～750℃，分批次加入al-cu、al-ca、al-fe和al-b中间合金，熔化后充分搅拌均匀，扒渣，得到合金熔体；

6、(2)通入ar气体将合金熔体精炼处理；

7、(3)精炼结束后静置，去除表面浮渣后，进行铸造或压铸成型，得到铸态合金；

8、(4)将铸态合金进行时效处理得到高导热铸造铝合金。

9、本发明将高导热铸造铝合金中cu和ca的质量比值控制在4.0≤cu/ca≤8.5，可以保证合金在具有优良的铸造性能前提下，充分利用网状al8cu4ca共晶相的强化作用，使合金获得良好的强塑性，如果cu和ca的质量比不在4.0≤cu/ca≤8.5范围内，无法生成al8cu4ca共晶相、al7cu2fe共晶相，导致合金材料的强塑性、导热性能显著下降。

10、本发明中，fe元素的加入是为了降低压铸过程的粘模，但过高的fe含量会形成针状富铁相，将明显降低合金的塑性，ca元素的存在可以对富铁相产生变质作用，降低针状富铁相对塑性的损害，使铸造铝合金具有更高的fe元素容忍度。b元素以al-b中间合金的形式加入，能够细化合金的晶粒尺寸。

11、作为本发明的优选实施方案，所述精炼处理的温度为720℃，时间为30min。

12、作为本发明的优选实施方案，所述时效处理的温度为150-250℃，时间为1-8h，可以降低铝基体中cu元素的含量，从而进一步提高合金的热导率，同时在基体中形成al8cu4ca析出相，抑制al2cu相，提高合金强度的同时仍保持较高的塑性。通过对比研究发现，过高的时效温度不利于热导率的提高，而且会使合金的塑性下降。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：发明通过cu、ca元素的合理配伍，fe、b元素的加入以及协同制备方法的优化，抑制了al2cu共晶相的形成，形成了更高熔点的al8cu4ca共晶组织、al7cu2fe共晶组织，使合金在高温下发生(al)+al8cu4ca共晶反应和(al)+al7cu2fe共晶反应，从而缩短了合金的凝固区间，降低了合金的热裂，使合金具有优良的铸造性能。同时，高共晶温度形成的al8cu4ca相和al7cu2fe相降低了铝基体中cu元素的含量，提高了合金的导热性能。

1.一种高导热铸造铝合金，其特征在于，通过调控成分含量及优化制备方法，同时提高铝合金的导热、强度和压铸性能；

2.如权利要求1所述高导热铸造铝合金，其特征在于，所述高导热铸造铝合金中cu和ca的质量比为4.0≤cu/ca≤8.5。

3.如权利要求1所述高导热铸造铝合金，其特征在于，所述精炼处理的温度为720℃，时间为30min。

4.如权利要求1所述高导热铸造铝合金，其特征在于，所述时效处理的温度为150-250℃，时间为1-8h。