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CN106086542B - 一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法 - Google Patents

一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法，包含：Si 0.3～0.6wt％，Mg 0.2～0.4wt％，Cu 0.1～0.3wt％，Zr 0.1～0.3wt％，Ag 0.1～0.2wt％，Sc 0.1～0.3wt％，余量为铝和不可避免的杂质。本发明在铝合金中加入了少量Sc元素，可以净化晶界和细化第二相，同时降低其电位，提高铝耐腐蚀性能和强度，同时本发明在铝合金中添加了少量Si、Cu和Mg元素，能够形成细小强化相，提高铝的强度，通过Zr元素的加入，在均匀化过程中能够形成尺寸为20～50nm的Al3Zr纳米颗粒，其在热变形过程中阻碍再结晶和晶粒长大，可以进一步提高耐腐蚀性能和强度。

Description

一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金技术领域，更具体的涉及一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法。
背景技术
由于电脑微处理器及其它电子器件工作时向外界散热的热流密度不断提高，笔记本电脑设计时的散热问题已引起高度关注。目前电脑散热管主要采用铜，我国属于铜资源匮乏的国家，从资源的短缺与需求的增加，使得铜价格上涨将是今后全球范围内的大势所趋，铜价格上涨以及铝铜性能的相似性，为铝替代铜创造了机会。铝合金制备的电脑散热毛细管在长期使用过程中，毛细管中装有液体，合金中第二相和组织不均匀性会导致铝合金管材腐蚀，降低其使用寿命和为电脑使用带来隐患。如果采用高纯铝制备电脑散热毛细管，虽然能克服腐蚀问题，但其强度低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术存在的问题，提供一种电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法，使得提供的电脑毛细散热管用稀土铝合金力学性能较好且耐腐蚀。
本发明提供一种电脑毛细散热管用稀土铝合金，该稀土铝合金包含：Si0.3～0.6wt％，Mg 0.2～0.4wt％，Cu 0.1～0.3wt％，Zr 0.1～0.3wt％，Ag 0.1～0.2wt％，Sc0.1～0.3wt％，余量为铝和不可避免的杂质。
本发明还提供了一种电脑毛细散热管用稀土铝合金的制备方法，包括以下步骤：
铸造如下成分的稀土铝合金铸锭：0.3～0.6wt％的Si，0.2～0.4wt％的Mg，0.1～0.3wt％的Cu，0.1～0.3wt％的Zr，0.1～0.2wt％的Ag，0.1～0.3wt％的Sc，余量的铝和不可避免的杂质；
将所述稀土铝合金铸锭进行均匀化处理；
将均匀化处理后的稀土铝合金铸锭进行锻造开坯；
将锻造开坯后得到的坯料进行挤压，得到稀土铝合金型材；
最后将所得稀土铝合金型材进行退火处理，即得。
优选地，所述均匀化处理的温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷。
优选地，所述退火处理的退火温度为160～180℃，保温6～10h。
优选地，所述锻造开坯在快锻锤上进行，开锻温度为430℃，终端温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；锻造开坯要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％。
优选地，所述挤压前对坯料进行快速加热，加热温度至450℃时进行挤压，挤压后进行喷水冷却。
优选地，加热时采用感应加热，并进行惰性气体保护。
优选地，所述挤压的挤出速度为20～30m/min。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
本发明提供了一种电脑毛细散热管用稀土铝合金，包含：Si 0.3～0.6wt％，Mg0.2～0.4wt％，Cu 0.1～0.3wt％，Zr 0.1～0.3wt％，Ag 0.1～0.2wt％，Sc0.1～0.3wt％，余量为铝和不可避免的杂质。本发明的电脑毛细散热管用稀土铝合金耐腐蚀且力学性能、散热效果较好，而且生产成本较低。本发明在铝合金中加入了少量稀土元素-Sc元素，可以净化晶界和细化第二相，同时降低其电位，提高铝耐腐蚀性能和强度，同时本发明在铝合金中添加了少量Si、Cu和Mg元素，能够形成细小强化相，提高铝的强度，通过Zr元素的加入，在均匀化过程中能够形成尺寸为20～50nm的Al3Zr纳米颗粒，其在热变形过程中阻碍再结晶和晶粒长大，可以进一步提高耐腐蚀性能和强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电脑毛细散热管用稀土铝合金的制备方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种电脑毛细散热管用稀土铝合金，该稀土铝合金包含：
Si 0.3～0.6wt％，
Mg 0.2～0.4wt％，
Cu 0.1～0.3wt％，
Zr 0.1～0.3wt％，
Ag 0.1～0.2wt％，
Sc 0.1～0.3wt％，
余量为铝和不可避免的杂质。
优选地，本发明实施例所加入的稀土元素为钪(Sc)。
本发明在铝合金中加入了少量稀土元素-Sc元素，可以净化晶界和细化第二相，同时降低其电位，提高铝耐腐蚀性能和强度，同时本发明在铝合金中添加了少量Si、Cu和Mg元素，能够形成细小强化相，提高铝的强度，通过Zr元素的加入，在均匀化过程中能够形成尺寸为20～50nm的Al3Zr纳米颗粒，其在热变形过程中阻碍再结晶和晶粒长大，可以进一步提高耐腐蚀性能和强度。
本发明实施例还提供了一种电脑毛细散热管用稀土铝合金的制备方法。图1示例性的示出了本发明实施例提供的电脑毛细散热管用稀土铝合金的制备方法流程示意图，如图1所示，其制备方法具体包括以下步骤：
步骤1、铸造稀土铝合金铸锭。包括如下成分：0.3～0.6wt％的Si，0.2～0.4wt％的Mg，0.1～0.3wt％的Cu，0.1～0.3wt％的Zr，0.1～0.2wt％的Ag，0.1～0.3wt％的Sc，余量的铝和不可避免的杂质；
步骤2、将所述稀土铝合金铸锭进行均匀化处理；
步骤3、将均匀化处理后的稀土铝合金铸锭进行锻造开坯；
步骤4、将锻造开坯后得到的坯料进行挤压，得到稀土铝合金型材；
步骤5、最后将所得稀土铝合金型材进行退火处理，即得。
作为本发明实施例的一优选方案，均匀化处理的温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷。。
作为本发明实施例的一优选方案，退火处理的退火温度为160～180℃，保温6～10h。
作为本发明实施例的一优选方案，锻造开坯在快锻锤上进行，开锻温度为430℃，终端温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；锻造开坯要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％。本发明采用三向锻造开坯，能够使挤压坯料晶粒细化，降低挤压过程中出现粗晶环的几率。
作为本发明实施例的一优选方案，挤压前对坯料进行快速加热，加热温度至450℃时进行挤压，挤压后进行喷水冷却。本发明中对挤出件进行喷淋冷却，能够减少慢速冷却过程中的静态再结晶和晶粒长大。
作为本发明实施例的一优选方案，加热时采用感应加热，并进行惰性气体保护。本发明中挤压坯料采用感应加热和惰性气体保护，能够防止在加热过程中坯料表面氧化和晶粒长大。
作为本发明实施例的一优选方案，挤压的挤出速度为20～30m/min。
本发明实施例加入少量Sc元素，可以净化晶界和细化第二相，同时降低其电位，提高铝耐腐蚀性能和强度。
对本发明实施例获得稀土铝合金和紫铜、铝合金Al1050分别进行力学性能和物理性能(比重、热传导系数、腐蚀电位等)测试，测试结果如表1。
表1紫铜、Al1050和发明铝合金的性能
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的电脑毛细散热管用稀土铝合金及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
步骤一、配料：100kg铝锭(0.5％Si、0.02％Fe、余量为铝)，2.3kg铝镁中间合金(16％Mg含量)、1.2kg铝铜中间合金(23％Cu含量)、铝锆中间合金0.8kg(15％Zr含量)、铝银中间合金1.2kg(10％Ag含量)、铝钪中间合金1.4kg(21％Sc含量)。
步骤二、熔炼：将铝锭加热到750℃，待完全熔化形成铝液后，将称量并用铝箔包覆好的铝镁和铝铜合金用钟罩压入铝溶液中，等待10分钟后搅拌均匀，然后将铝银中间合金、铝锆中间合金和铝钪中间合金分别压入铝溶液中，10分钟后搅拌均匀，然后将温度升到830℃，采用电磁搅拌将铝液体均匀搅拌，并保温30min；然后降温到740℃，对溶体进行炉内精炼，将精炼好的铝合金通过泡沫陶瓷板进行过滤和除气。
步骤三、将熔炼好的铝液浇铸制成截面为方形的铸锭，待铸锭冷却后将其切割成300×300×300mm3的方锭。
步骤四、对切割好的方锭进行均匀化处理，均匀化温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷。
步骤五、在快锻锤上锻造开坯，开锻温度为430℃，终锻温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；所述合金材料开坯锻造要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％。
步骤六、对锻好的圆形坯料进行机加工，去除表面缺陷。
步骤七、对挤压工模具进行预热，预热温度350℃。
步骤八、采用感应炉加热机加工好的坯料，在8min内将工件快速加热到450℃，加热过程中采用惰性气体保护。
步骤九、进行挤压，挤出速度为20m/min，对挤出件进行喷水冷却，使其快速冷却。
步骤十、对挤压件进行退火处理，退火温度为165℃，保温8h。
实施例2
步骤一、配料：100kg铝锭(0.5％Si、0.02％Fe、余量为铝)，1.5kg铝镁中间合金(16％Mg含量)、1.3kg铝铜中间合金(23％Cu含量)、铝锆中间合金1.0kg(15％Zr含量)、铝银中间合金1.1kg(10％Ag含量)、铝钪中间合金1.0kg(21％Sc含量)。
步骤二、熔炼：将铝锭加热到750℃，待完全熔化形成铝液后，将称量并用铝箔包覆好的铝镁和铝铜合金用钟罩压入铝溶液中，等待10分钟后搅拌均匀，然后将铝银中间合金、铝锆中间合金和铝钪中间合金分别压入铝溶液中，10分钟后搅拌均匀，然后将温度升到830℃，采用电磁搅拌将铝液体均匀搅拌，并保温30min；然后降温到740℃，对溶体进行炉内精炼，将精炼好的铝合金通过泡沫陶瓷板进行过滤和除气。
步骤三、将熔炼好的铝液浇铸制成截面为方形的铸锭，待铸锭冷却后将其切割成300×300×300mm3的方锭。
步骤四、对切割好的方锭进行均匀化处理，均匀化温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷。
步骤五、在快锻锤上锻造开坯，开锻温度为430℃，终锻温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；所述合金材料开坯锻造要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％。
步骤六、对锻好的圆形坯料进行机加工，去除表面缺陷。
步骤七、对挤压工模具进行预热，预热温度350℃。
步骤八、采用感应炉加热机加工好的坯料，在8min内将工件快速加热到450℃，加热过程中采用惰性气体保护。
步骤九、进行挤压，挤出速度为25m/min，对挤出件进行喷水冷却，使其快速冷却。
步骤十、对挤压件进行退火处理，退火温度为160℃，保温9h。
实施例3
步骤一、配料：100kg铝锭(0.5％Si、0.02％Fe、余量为铝)，1.8kg铝镁中间合金(16％Mg含量)、1.0kg铝铜中间合金(23％Cu含量)、铝锆中间合金0.8kg(15％Zr含量)、铝银中间合金1.5(10％Ag含量)、铝钪中间合金0.8kg(21％Sc含量)。
步骤二、熔炼：将铝锭加热到750℃，待完全熔化形成铝液后，将称量并用铝箔包覆好的铝镁和铝铜合金用钟罩压入铝溶液中，等待10分钟后搅拌均匀，然后将铝银中间合金、铝锆中间合金和铝钪中间合金分别压入铝溶液中，10分钟后搅拌均匀，然后将温度升到830℃，采用电磁搅拌将铝液体均匀搅拌，并保温30min；然后降温到740℃，对溶体进行炉内精炼，将精炼好的铝合金通过泡沫陶瓷板进行过滤和除气。
步骤三、将熔炼好的铝液浇铸制成截面为方形的铸锭，待铸锭冷却后将其切割成300×300×300mm3的方锭。
步骤四、对切割好的方锭进行均匀化处理，均匀化温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷。
步骤五、在快锻锤上锻造开坯，开锻温度为430℃，终锻温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；所述合金材料开坯锻造要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％。
步骤六、对锻好的圆形坯料进行机加工，去除表面缺陷。
步骤七、对挤压工模具进行预热，预热温度350℃。
步骤八、采用感应炉加热机加工好的坯料，在8min内将工件快速加热到450℃，加热过程中采用惰性气体保护。
步骤九、进行挤压，挤出速度为23m/min，对挤出件进行喷水冷却，使其快速冷却。
步骤十、对挤压件进行退火处理，退火温度为180℃，保温6h。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (1)

1.一种电脑毛细散热管用稀土铝合金，其特征在于，该稀土铝合金包含：Si 0.3～0.6wt％，Mg 0.2～0.4wt％，Cu 0.1～0.3wt％，Zr 0.1～0.3wt％，Ag 0.1～0.2wt％，Sc0.1～0.3wt％，余量为铝和不可避免的杂质；
所述电脑毛细散热管用稀土铝合金按照如下方法制备得到：
铸造如下成分的稀土铝合金铸锭：0.3～0.6wt％的Si，0.2～0.4wt％的Mg，0.1～0.3wt％的Cu，0.1～0.3wt％的Zr，0.1～0.2wt％的Ag，0.1～0.3wt％的Sc，余量的铝和不可避免的杂质；
将所述稀土铝合金铸锭进行均匀化处理；
将均匀化处理后的稀土铝合金铸锭进行锻造开坯；
将锻造开坯后得到的坯料进行挤压，得到稀土铝合金型材；
最后将所得稀土铝合金型材进行退火处理，即得；
其中，所述均匀化处理的温度为550℃，保温6h；然后于600℃，保温2h，最后空冷；
所述退火处理的退火温度为160～180℃，保温6～10h；
所述锻造开坯在快锻锤上进行，开锻温度为430℃，终锻 温度为350℃，进行多道次三方向锻造，然后拔长滚圆成棒料；锻造开坯要求锻造火次为两次或三次，每火次锻造变形量大于60％；
所述挤压前对坯料进行快速加热，加热温度至450℃时进行挤压，挤压后进行喷水冷却；加热时采用感应加热，并进行惰性气体保护，所述挤压的挤出速度为20～30m/min。
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