【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鋁合金復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，更具體的是涉及一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，高效散熱材料的需求日益增加，特別是在電子、電力和通信設(shè)備中，高功率密度的元器件對(duì)散熱材料提出了更高的要求。鋁合金由于其優(yōu)異的綜合性能，如輕質(zhì)、高強(qiáng)度、較好的導(dǎo)熱性和易加工性，廣泛應(yīng)用于這些領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)鋁合金的熱導(dǎo)率較低，難以滿足高導(dǎo)熱性要求，因此開(kāi)發(fā)高導(dǎo)熱鋁合金成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。
2、鋁合金的熱導(dǎo)率與其晶格結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，合金中的固溶元素、第二相、雜質(zhì)以及缺陷都會(huì)對(duì)晶格產(chǎn)生畸變，阻礙電子和聲子傳導(dǎo)，從而顯著降低熱導(dǎo)率。在現(xiàn)有技術(shù)中，高硅鋁合金雖然能夠提供較高的力學(xué)性能，但由于si固溶含量較高，晶格畸變嚴(yán)重，且板狀共晶si相會(huì)嚴(yán)重阻礙電子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致合金的熱導(dǎo)率較低。為了提高高硅鋁合金的熱導(dǎo)率，現(xiàn)有研究集中在通過(guò)球化共晶si相同步提升力學(xué)性能和熱導(dǎo)率，然而其工藝復(fù)雜且改進(jìn)效果有限。
3、另一方面，低硅或無(wú)硅鋁合金雖然具有較好的熱導(dǎo)率，但其力學(xué)性能較弱，難以滿足高強(qiáng)度應(yīng)用需求。因此，現(xiàn)有研究多采用劇烈變形工藝，如軋制、拉拔等，提升低硅鋁合金的強(qiáng)度，但這些方法無(wú)法充分提高其導(dǎo)熱性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料及其制備方法，具體方案如下：
2、一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：
3、s1、準(zhǔn)備原料：選擇低硅鋁合
4、s2：對(duì)石墨表面進(jìn)行活化；
5、s3：將表面處理后的石墨片與鋁合金粉末按比例進(jìn)行機(jī)械混合，采用球磨法進(jìn)行混合；
6、s4：將混合后的材料進(jìn)行熔鑄，熔煉溫度控制在680～720℃，熔煉過(guò)程中加入稀土元素；
7、s5：采用半固態(tài)成型工藝進(jìn)行鑄造，成型溫度控制在鋁合金液相線溫度以下10～15℃，添加mg元素；
8、s6：對(duì)鑄件進(jìn)行熱處理：對(duì)鑄件進(jìn)行固溶和時(shí)效處理。
9、進(jìn)一步的，s2中對(duì)石墨表面進(jìn)行活化還包括以下子步驟：
10、s201：將石墨片浸泡在濃度為5％的硫酸溶液中，處理時(shí)間為30～60分鐘，以去除表面雜質(zhì)并增加表面粗糙度；
11、s202：用去離子水沖洗處理后的石墨片，確保去除表面殘留的硫酸，沖洗時(shí)間為5分鐘；
12、s203：將清洗后的石墨片放置于80℃的烘箱中干燥，干燥時(shí)間為1小時(shí)；
13、s204：將干燥后的石墨片浸泡在1％的硅烷偶聯(lián)劑溶液中，浸泡時(shí)間為60分鐘，以提高石墨與鋁合金基體的界面結(jié)合力；
14、s205：再次用去離子水沖洗，沖洗時(shí)間為5分鐘，然后在100℃下烘干1小時(shí)。
15、進(jìn)一步的，所述的s6中固溶處理的參數(shù)為：將鑄件加熱至490～510℃，保溫1～2小時(shí)，隨后進(jìn)行快速水冷，水冷時(shí)間不超過(guò)30s；時(shí)效處理的參數(shù)為：采用兩級(jí)時(shí)效工藝，一級(jí)時(shí)效溫度為160℃，保溫6小時(shí)；二級(jí)時(shí)效溫度為120℃，保溫8小時(shí)。
16、進(jìn)一步的，所述的s5還包括以下子步驟：
17、s501：在半固態(tài)成型過(guò)程中，控制鋁合金熔體的溫度為645～655℃；
18、s502：進(jìn)行機(jī)械攪拌，攪拌速度100～200rpm，持續(xù)時(shí)間為5～10分鐘，確保增強(qiáng)材料在基體中均勻分布；
19、s503：模具預(yù)熱200～300℃，減少鑄件和模具之間的溫差；
20、s504：以2～5m/s的速度將半固態(tài)鋁合金熔體緩慢澆注到預(yù)熱后的模具中；
21、s505：澆注完成后，鑄件在室溫下自然冷卻1～3小時(shí)，冷卻完成后進(jìn)行脫模。
22、進(jìn)一步的，s3中球磨混合的參數(shù)為：球磨時(shí)間為2～4小時(shí)；球磨轉(zhuǎn)速控制在200～300rpm；球料比為10:1。
23、進(jìn)一步的，s1中石墨片的粒徑為10～50μm；含量為5～30％。
24、進(jìn)一步的，s4熔鑄時(shí)機(jī)械攪拌速度控制在200～300rpm，攪拌時(shí)間為20～40分鐘。
25、進(jìn)一步的，mg元素的添加量為基體鋁合金重量的0.5～1.5wt％。
26、一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法制備得到的鋁合金復(fù)合材料。
27、有益效果：
28、本專利技術(shù)提供了一種高導(dǎo)熱鋁合金復(fù)合材料的制備方法，具有以下有益效果：
29、(1)通過(guò)引入石墨片作為增強(qiáng)材料，結(jié)合稀土元素的加入，極大地改善了材料的導(dǎo)熱性能。與傳統(tǒng)鋁合金相比，導(dǎo)熱率提升了約25％-30％，使得該材料在需要高效散熱的應(yīng)用場(chǎng)景中具有更為優(yōu)異的表現(xiàn)。
30、(2)石墨片和稀土元素的協(xié)同作用顯著提高了材料的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。尤其是在通過(guò)特殊的表面處理工藝提高石墨與鋁合金基體的界面結(jié)合力后，材料的綜合力學(xué)性能得以大幅增強(qiáng)。
31、(3)采用球磨法進(jìn)行機(jī)械混合，確保增強(qiáng)相在基體材料中的均勻分布。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化熔鑄和半固態(tài)成型工藝，有效控制了材料的流動(dòng)性和凝固過(guò)程，減少了鑄件缺陷，提升了加工性能和成品率。
32、(4)通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)石墨表面進(jìn)行活化處理，顯著提高了石墨與鋁合金基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，避免了增強(qiáng)相的分離和團(tuán)聚現(xiàn)象，確保了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和長(zhǎng)期使用可靠性。
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1.一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，S2中對(duì)石墨表面進(jìn)行活化還包括以下子步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的S6中固溶處理的參數(shù)為：將鑄件加熱至490～510℃，保溫1～2小時(shí)，隨后進(jìn)行快速水冷，水冷時(shí)間不超過(guò)30s；時(shí)效處理的參數(shù)為：采用兩級(jí)時(shí)效工藝，一級(jí)時(shí)效溫度為160℃，保溫6小時(shí)；二級(jí)時(shí)效溫度為120℃，保溫8小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的S5還包括以下子步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，S3中球磨混合的參數(shù)為：球磨時(shí)間為2～4小時(shí)；球磨轉(zhuǎn)速控制在200～300rpm；球料比為10:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，S1中石墨片的粒徑為10～50μm；含量為5～30％。
7.根據(jù)權(quán)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，Mg元素的添加量為基體鋁合金重量的0.5～1.5wt％。
9.如權(quán)利要求1～8任一所述的制備方法制備得到的鋁合金復(fù)合材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，s2中對(duì)石墨表面進(jìn)行活化還包括以下子步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的s6中固溶處理的參數(shù)為：將鑄件加熱至490～510℃，保溫1～2小時(shí)，隨后進(jìn)行快速水冷，水冷時(shí)間不超過(guò)30s；時(shí)效處理的參數(shù)為：采用兩級(jí)時(shí)效工藝，一級(jí)時(shí)效溫度為160℃，保溫6小時(shí)；二級(jí)時(shí)效溫度為120℃，保溫8小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高導(dǎo)熱的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的s5還包括以下子步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹曠，史棟心，曹洪正，李海峰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大力神鋁業(yè)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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