CN115976376B - 一种用于铲齿散热器的铝型材及其挤压方法 - Google Patents

Abstract

一种用于铲齿散热器的铝型材及其挤压方法，铝型材由以下质量百分比的成分组成：Si 0.1‑0.2%，Fe 0.1‑0.2%，Ti 0.01‑0.02%，B 0.002‑0.004%，RE 0.05‑0.1%，其余为Al和不可避免的杂质元素。挤压方法依次包括配料、熔化铝合金液、炉内喷吹精炼、在线晶粒细化处理、在线除气过滤、半连续铸造、铝棒加热、挤压和拉伸矫直。本发明消除了铝型材表层的粗晶层，提高了铝型材横截面上组织硬度的分布均匀性，布氏硬度为39.5‑40.5，硬度波动范围≤1，用于加工铲齿散热器，散热器的齿片平直，齿间距均匀，齿高一致，具有优异的导热散热效果。

Description

一种用于铲齿散热器的铝型材及其挤压方法

技术领域

本发明属于铝型材挤压技术领域，具体是涉及一种用于铲齿散热器的铝型材及其挤压方法。

背景技术

铝合金散热器具有质轻、美观、耐腐蚀、导热性好等优点，广泛应用于电力、电子电器、计算机、通讯、汽车、机械设备等领域。随着5G通讯、新能源汽车、光伏发电、风力发电等新基建、新能源产业的发展，设备功率越来越大，输变电装置越来越小，电路集成度越来越高，对散热器的散热能力也要求越来越高。

传统铝合金散热器主要采用铝合金直接挤压成型，又称为挤压散热器或者铝型材散热器。挤压散热器对模具要求较高，散热器的齿片不能太薄、太密，齿倍数不能太大，否者很难生产，即便能生产，模具寿命也很短。因而，挤压散热器的齿片密度和齿倍数都受到很大的限制，其散热能力也很难再提高。

铲齿散热器是将铝合金先挤压成特定形状的铝型材，然后通过铲齿机将铝型材铲出齿片，最后得到散热器。与挤压散热器相比，铲齿散热器可生产出超高齿倍数、高齿片密度的铝合金散热器，齿倍数可达到20以上，齿间距可小至1毫米，齿片厚度可薄至0.5毫米，可使相同接触面积的铲齿散热器的散热能力提高50%以上。

铲齿散热器对铝型材要求很高，要求铝型材具有优异的导热性能，内部组织和硬度分布均匀，否者会导致铲齿时齿片弯曲变形、齿间距不均、齿高不平等问题。但现有技术挤压生产的铝型材仍然存在导热性能偏低、内部组织和硬度分布不均匀的问题，导致铝型材的合格率低。因此，现有铲齿散热器用铝型材及其挤压方法仍有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种用于铲齿散热器的铝型材及其挤压方法，通过深度净化铝合金液，提高铝型材的导热性能，通过消除铝型材表层的粗晶层，提高铝型材横截面上组织和硬度的分布均匀性，提高铝型材的合格率，铝型材用于铲齿散热器，散热器的齿片平直，齿间距均匀，齿高一致，具有优异的导热散热效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明第一方面是提供了一种用于铲齿散热器的铝型材，其特点是，所述铝型材包含如下质量百分比的成分：Si 0.1-0.2%，Fe 0.1-0.2%，Ti 0.01-0.02%，B 0.002-0.004%，RE 0.05-0.1%，其余为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%。

Si和Fe的主要作用是增强铝型材的硬度。铲齿散热器要求铝型材的硬度既不能太低，也不能太高。纯铝的硬度很低，无法满足铲齿散热器的要求。纯铝中含有适量的Si和Fe，Si和Fe可以通过固溶强化和弥散强化增强铝型材的硬度。Si和Fe的含量太低，铝型材的硬度会不足，Si和Fe的含量太高，铝型材的硬度会过高，都无法满足铲齿散热器对铝型材的硬度要求。另外，Si和Fe的含量过高也会降低铝型材的导热性能，最终会降低散热器的散热能力。

Ti和B的主要作用是细化铝合金铸棒的晶粒，提高铝棒的组织成分均匀性。在半连续铸造过程中，由于铝合金液的非平衡凝固，会导致铝棒内部形成粗大的枝晶晶粒和成分偏析，最终导致铝型材的成分和硬度分布不均匀。因此，在半连续铸造前，需要在铝合金液中添加适量的铝钛硼或者铝钛碳合金晶粒细化剂来细化铝棒的晶粒，改善铝棒的组织成分均匀性。Ti和B的含量太低，晶粒细化效果不明显。Ti和B的含量也不用太高，否则会增加生产成本。因此，本发明中设置Ti的质量百分比为0.01-0.02%，B的质量百分比为0.002-0.004%。

进一步地，所述铝型材还含有0.05-0.1%的混合稀土RE，所述混合稀土RE是以La、Ce为主的混合稀土，由以下质量百分比的成分组成：La 49.81%，Ce 46.73%，Nd 1.06%，Yb0.81%，Pr 0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%。

混合稀土RE的主要作用是深度净化铝合金液。稀土元素可与铝合金液中的杂质金属和非金属元素形成稳定的稀土化合物，在铝合金液凝固过程偏析在铝晶粒的晶界，消除杂质金属和非金属元素对铝型材导热能力的损害，提高铝型材的导热性能。混合稀土RE的添加量低于0.05%，深度净化铝合金液的效果不明显。混合稀土RE的添加量也不能太高，否则还会降低铝型材的导热性能。另外，现有技术主要添加纯稀土来提高铝合金的导热性能，但纯稀土的价格较贵，会增加铝型材的生产成本。发明人通过大量实验研究发现，添加以La、Ce为主的混合稀土，其深度净化铝合金液的作用比添加纯La、Ce稀土的作用更好，而且混合稀土的价格较为便宜，有利于降低铝型材的生产成本。

进一步地，所述铝型材还含有Mn、Cr、Zr中两种或三种元素，所述Mn的质量百分比为0.05-0.15%，Cr的质量百分比为0.05-0.15%，Zr的质量百分比为0.05-0.1%。

Mn、Cr、Zr的主要作用是提高铝合金的再结晶温度，抑制再结晶晶粒的长大。发明人通过大量实验研究发现，挤压过程中铝合金发生再结晶晶粒的长大，在铝型材四周形成粗晶层是导致铝型材横截面上组织和硬度分布不均匀的主要原因。在铝合金中添加适量的Mn、Cr、Zr，可形成MnAl₆、(FeMn)Al₆、CrAl₇、(CrFe)Al₇、(CrMn)Al₁₂、Al₃Zr等粒子，这些粒子能阻碍铝基体内位错的运动和晶界的迁移，提高铝合金的再结晶温度，抑制再结晶晶粒的长大，因而可以防止高温高速挤压时铝型材四周产生粗晶层导致组织硬度不均匀。实验研究还表明，添加Zr的作用比添加Mn、Cr的作用更好，但Zr比Mn、Cr的贵。另外，复合添加两种或三种元素的作用比单独添加某一种元素的作用更好。当复合添加两种或三种元素时，Mn、Cr、Zr的质量百分比之和不小于0.15%、不大于0.25%，即0.15%≤Mn+Cr+Zr≤0.25%。复合添加量低于0.15%，其作用不明显。复合添加量超过0.25%，容易产生粗大的金属间化合物，也恶化铝型材的力学性能和导热性能。

本发明第二方面是提供了所述用于铲齿散热器的铝型材的挤压方法，依次包括如下步骤：

（1）按铝型材的成分组成及质量百分比选择铝源、硅源、铁源、锰源、铬源、锆源和混合稀土RE作为原材料进行配料；

（2）将原材料加入到熔铝炉中加热熔化成铝合金液；

（3）用惰性气体和铝合金精炼剂对熔铝炉内的铝合金液进行喷吹精炼除气除杂，扒渣后再静置一段时间；

（4）将铝合金液导入流槽，然后加入晶粒细化剂进行在线晶粒细化处理；

（5）将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；

（6）将铝合金液半连续铸造成铝合金圆棒；

（7）将铝合金圆棒加热后挤压成铝型材；

（8）将铝型材拉伸矫直后得到所述铝型材。

作为优选地，步骤（1）中，所述铝源为铝锭，硅源为铝硅合金，铁源为铝铁合金、锰源为铝锰合金，铬源为铝铬合金，锆源为铝锆合金，混合稀土RE是以La、Ce为主的混合稀土，混合稀土RE由以下质量百分比的成分组成：La 49.81%，Ce 46.73%，Nd 1.06%，Yb 0.81%，Pr0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%。

原材料可以是纯金属、合金、铝型材生产过程中产生的工艺废料或者回收的废旧金属等，只要能够保证铝型材的成分符合要求，杂质元素不超标即可。原材料的纯度越高越有利于提高铝型材的导热性能，但也应当明白，原材料的纯度越高，铝型材的生产成本也会越高。

作为优选地，步骤（2）中，所述熔铝炉为带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉，熔化温度为720-760℃。

成分均匀是保证铝型材硬度均匀的基础。为了提高成分的均匀性，必须加强对熔铝炉内铝合金液的搅拌。优选地，选择带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉，在熔化成铝合金液后，开启永磁搅拌装置，采用正转1分钟后接着反转1分钟的循环模式对铝合金液搅拌15-25分钟，对炉内铝合金液的成分搅拌均匀，防止成分产生偏析。原材料的熔化温度低，熔化速度就慢，生产效率就低。熔化温度高，虽然熔化速度会快，但也会增加原材料的烧损。优选地，熔化温度为720-760℃。另外，熔化搅拌后，还需要对铝合金液的成分进行现场检测，如果成分不合格，还需要补料，直至铝合金液的成分合格为止。而且，永磁搅拌装置采用现有技术即可，在此对其具体结构不做详细描述，对于本领域技术人员来说是容易理解的。

作为优选地，步骤（3）中，所述惰性气体为纯度≥99.9%的氩气，铝合金精炼剂的用量占原材料总重量的0.2-0.3%，喷吹精炼时间为15-25分钟，扒渣后的静置时间为30-60分钟。

作为优选地，步骤（3）中，所述精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl₂ 30-45%，NaCl 25-40%，KBF₄ 5-10%，K₂NiF₆ 5-10%，SbCO₃ 6-8%，LiCl 3-5%，BeCl₂ 2-4%。

作为优选地，步骤（3）中，所述精炼剂是采用重熔方法制备得到：将精炼剂烘干脱水后，在真空度10-20Pa的真空炉内于900-1100℃重熔1-2小时，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到粒径≤2毫米的所述精炼剂。

气孔和夹杂物会割裂铝基体，破坏铝型材的组织连续性，严重降低铝型材导热性能。现有精炼剂都是烘干脱水后直接混合得到成品精炼剂，这种方法虽然简单，成本低，但没有充分发挥精炼剂成分之间的相互作用，这也是现有精炼剂除气除杂效率低的重要原因。另外，现有精炼剂还普遍含有大量的氟盐、硝酸盐、硫酸盐和六氯乙烷等，精炼过程会产大量刺激性难闻的烟气，如氟化氢、二氧化硫等，造成环境污染和危害人体健康。

为了提高炉内铝合金液的除气除杂效率，提高铝型材的导热性能，发明人通过大量的实验研究，研制了更高效环保的重熔型铝合金精炼剂，通过高温重熔可使精炼剂的成分之间相互融合结晶，显著降低精炼剂的熔点，使精炼剂更容易熔解于铝合金液。同时精炼剂的成分在铝合金液中可发生更好的物理化学促进作用，从而具有更高的除气除杂效率。譬如MgCl₂的熔点为712℃，NaCl的熔点为800℃，当对精炼剂进行高温重熔后，MgCl₂和NaCl可形成MgCl₂·NaCl共晶体，熔点低于500℃，因而精炼剂的熔解温度更低，更容易熔解于铝合金液，产生更好的除气除杂效果。

其中，MgCl₂和NaCl是精炼剂的主要成分，MgCl₂和NaCl与铝合金液会反应生成沸点仅为182.7℃的AlCl₃，AlCl₃气泡在铝合金液上浮过程将吸附部分氢气和夹杂物，达到除气除杂净化效果。部分MgCl₂和NaCl在高温铝合金液的热作用下直接分解释放出Cl⁺离子，Cl⁺离子与铝合金液中的氢气反应生成HCl气体，HCl气泡在溢出铝合金液过程中又进一步吸附带走夹杂物，起到高效的除气除杂净化作用。

K₂NiF₆和KBF₄可与铝合金液反应生成KAlF₄、K₃AlF₆和NiB₂，反应得到的KAlF₄和K₃AlF₆呈熔盐状态，表面张力大，不与铝合金液浸润，对Al₂O₃等氧化夹杂物具有很好的溶解润湿作用，可促进Al₂O₃等氧化夹杂物与铝合金液的分离，提高除杂净化的效果。反应得到的副产物NiB₂可充当铝合金液凝固时的异质形核核心，起到细化晶粒的作用，有利于获得晶粒更加细小均匀的铝合金铸棒。

Fe是铝合金中不可避免的杂质元素，在铝合金中通常以Al₃Fe、FeSiAl₃、Fe₂SiAl₈、Fe₂Si₂Al₉、Fe₃Si₂Al₁₂等粗大的针状或片状富Fe相形式存在，不仅会损害铝型材的强度和塑性，还会降低铝型材的导电性能。为了提高精炼剂的除气除杂效率又能消除粗大富Fe相的危害，发明人通过大量实验研究后发现，在精炼剂中加入少量的SbCO₃、LiCl和BeCl₂，SbCO₃在高温铝合金液中可分解出CO₂，LiCl和BeCl₂在铝合金液中可反应生成沸点仅为183℃的AlCl₃，CO₂和AlCl₃气泡在上浮过程中可吸附带走氢气和Al₂O₃等夹杂物，起到除气除杂的效果。反应得到Sb、Li和Be元素进入铝合金液中，在铝合金凝固过程中对粗大富Fe相起到细化变质作用，使粗大针状或片状富Fe相转变为细小的颗粒状弥散分布在铝基体和晶界上，不仅可以消除粗大富Fe相的危害，还可以提高铝型材的强度和导热性能。

作为优选地，步骤（4）中，所述晶粒细化剂为Al5Ti1B合金杆，所述Al5Ti1B合金杆的添加量为原材料总重量的0.2-0.4%。

为了改善铸造铝棒的组织成分均匀性，提高铝棒的挤压加工性能，必须对铝合金液进行晶粒细化处理。晶粒细化剂可以是铝钛硼合金、铝钛碳合金等。优选地，晶粒细化剂为Al5Ti1B合金杆，Al5Ti1B合金杆的添加量为原材料总重量的0.2-0.4%，在半连续铸造前的流槽上加入到铝合金液中，可起到最佳的晶粒细化效果，显著改善铝棒的组织成分均匀性和挤压加工性能。

作为优选地，步骤（5）中，所述除气机内石墨转子的旋转速度为500-600转/分钟，气体为纯度≥99.9%的氩气，氩气流量为1.5-2.5立方米/小时，氩气压力为0.35-0.45MPa，所述过滤是采用前50目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板过滤。

气孔和夹杂物会割裂铝基体，导致铝型材铲齿时齿片变形不均匀和降低铝型材的导热性能。为了进一步提高铝合金液的纯净度，还需要对铸造前的铝合金液进行在线除气过滤处理，即将铝合金液依次流过设置在流槽上除气机和泡沫陶瓷过滤板，通过在线除气过滤处理，获得高洁净的铝合金液，提高铝型材铲齿时的变形均匀性和铝型材的导热性能。

作为优选地，步骤（6）中，所述铝合金液的温度为680-720℃，半连续铸造的速度为50-200毫米/分钟，半连续铸造机的冷却水温度为20-50℃。

为了获得高质量的半连续铸造铝棒，防止铸造事故发生，需要严格遵守半连续铸造的操作规程和严格控制半连续铸造的工艺参数。铝棒的直径小，铸造速度可以快些，铝棒的直径越大，铸造速度则越慢。铸造机冷却水的温度不能超过50℃。优选地，半连续铸造时铝合金液的温度为680-720℃，铸造速度为50-200毫米/分钟，冷却水的温度为20-50℃。

作为优选地，步骤（7）中，所述铝合金棒的加热温度为420-450℃，挤压模具的上机温度为430-450℃，挤压速度为25-35毫米/秒，挤压比为15-35。

在传统铲齿散热器用铝型材的挤压生产中，当挤压温度过高或者挤压速度过快时，都会诱发挤压铝合金发生再结晶晶粒的异常长大，使铝型材四周形成粗晶层，最终导致铝型材横截面上的组织和硬度不均匀。发明人通过大量实验研究发现，由于本发明的铝合金添加了Mn、Cr、Zr过渡族元素，显著提高了铝合金的再结晶温度，能够有效抑制再结晶晶粒的长大，因此可以容许采用高温、高速挤压生产，也不会导致铝型材产生粗晶层。但挤压温度也不能太高，挤压速度也不能太快，否者仍然会诱发挤压铝合金发生再结晶晶粒的长大，导致铝型材产生粗晶层，引起组织和硬度不均匀。优选地，铝合金圆棒的加热温度为420-450℃，挤压模具的上机温度为430-450℃，挤压速度为25-35毫米/秒，挤压比为15-35。挤压得到的铝型材可以采用自然冷却、风冷、喷水冷却或者水雾联合冷却等，但无论何种冷却方式，都要确保铝型材均匀冷却，以免铝型材产生内应力导致铲齿时变形不均匀。优选地，采用自然冷却，可以确保铝型材均匀冷却。

作为优选地，步骤（8）中，所述拉伸矫直的变形量为2-4%。

挤压得到的铝型材必须进行拉伸矫直，拉伸矫直的变形量不宜过小，也不宜过大，否者都可能导致铝型材无法获得所需的尺寸和平直度。优选地，拉伸矫直的变形量为2-4%。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明通过添加微量以La、Ce为主的混合稀土和炉内炉外除气除杂处理，提高了铝型材的导热性能，有利益提高铲齿散热器的导热散热能力；

（2）本发明通过复合添加微量的Mn、Cr、Zr元素和优化挤压工艺，提高了铝合金的再结晶温度，抑制了再结晶晶粒的长大，防止了铝型材表层产生粗晶层，获得组织硬度均匀的铝型材；

（3）本发明通过采用带永磁体搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉熔化铝合金液和对铝合金液进行晶粒细化处理，提高了铝型材的成分均匀性；

（4）本发明铝型材的内部组织成分和硬度分布均匀，产品合格率高，用于铲齿散热器，散热器的齿片平直，齿间距均匀，齿高一致，齿面光洁，具有优异的散热效果。

附图说明

图1为实施例1铝型材横截面的组织照片及硬度测试点位置。

图2为实施例2铝型材横截面的组织照片及硬度测试点位置。

图3为实施例3铝型材横截面的组织照片及硬度测试点位置。

具体实施方式

本发明所述铝型材包含如下质量百分比的成分：Si 0.16%，Fe 0.14%，Ti 0.015%，B 0.003%，RE 0.08%，Mn 0.08%，Cr 0.09%，Zr 0.06%，其余为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%，RE由以下质量百分比的成分组成：La49.81%，Ce 46.73%，Nd 1.06%，Yb 0.81%，Pr 0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%。挤压方法依次包括如下步骤：（1）按铝型材的成分组成及质量百分比选择铝锭、铝硅合金、铝铁合金、混合稀土RE、铝锰合金、铝铬合金、铝锆合金作为原材料进行配料；（2）将原材料加入到带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉中于750℃加热熔化成铝合金液，然后开启永磁搅拌装置，采用正转1分钟后接着反转1分钟的循环模式对铝合金液搅拌20分钟；（3）用纯度99.9%的氩气和占原材料总重量0.25%的铝合金精炼剂对熔铝炉内的铝合金液喷吹精炼20分钟进行除气除杂，扒渣后再静置30分钟，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl₂39.4%，NaCl 30.5%，KBF₄ 7.9%，K₂NiF₆ 7.2%，SbCO₃ 7.5%，LiCl 4.1%，BeCl₂ 3.4%。精炼剂采用重熔方法制备得到：将精炼剂在90℃加热3.5小时烘干脱水，然后将精炼剂在真空度15Pa的真空炉内于1000℃重熔1.5小时，冷却凝固至室温后进行破碎和筛选，得到粒径≤2毫米的精炼剂；（4）将铝合金液导入流槽，然后加入占原材料总重量0.3%的Al5Ti1B合金杆晶粒细化剂进行在线晶粒细化处理；（5）将铝合金液依次流过设置在流槽上石墨转子旋转速度为350转/分钟、氩气流量为4立方米/小时、氩气压力为0.2MPa的除气机和前30目、后50目的双级泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；（6）在铝合金液温度为710℃、半连续铸造速度为150毫米/分钟、半连续铸造机冷却水温度为35℃的条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金圆棒；（7）将铝合金圆棒加热到380℃后，在挤压模具上机温度为450℃、挤压速度为16毫米/秒、挤压比为25的条件下将铝合金圆棒挤压成铝型材；（8）将铝型材进行变形量为3%的拉伸矫直后，得到所述用于铲齿散热器的铝型材。

实施例2：

本发明所述铝型材包含如下质量百分比的成分：Si 0.1%，Fe 0.2%，Ti 0.01%，B0.002%，RE 0.05%，Mn 0.13%，Cr 0.11%，其余为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%，RE由以下质量百分比的成分组成：La 49.81%，Ce46.73%，Nd 1.06%，Yb 0.81%，Pr 0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%。挤压方法依次包括如下步骤：（1）按铝型材的成分组成及质量百分比选择铝锭、铝硅合金、铝铁合金、混合稀土RE、铝锰合金、铝铬合金作为原材料进行配料；（2）将原材料加入到带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉中于730℃加热熔化成铝合金液，然后开启永磁搅拌装置，采用正转1分钟后接着反转1分钟的循环模式对铝合金液搅拌15分钟；（3）用纯度99.9%的氩气和占原材料总重量0.2%的铝合金精炼剂对熔铝炉内的铝合金液喷吹精炼25分钟进行除气除杂，扒渣后再静置40分钟，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：所述精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl₂ 30.1%，NaCl 39.8%，KBF₄ 8.0%，K₂NiF₆ 9.9%，SbCO₃ 6.2%，LiCl 3.1%，BeCl₂2.9%，精炼剂是采用重熔方法制备得到：将精炼剂烘干脱水后，在真空度10Pa的真空炉内于1100℃重熔1小时，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到粒径≤2毫米的所述精炼剂；（4）将铝合金液导入流槽，然后加入占原材料总重量0.2%的Al5Ti1B合金杆晶粒细化剂进行在线晶粒细化处理；（5）将铝合金液依次流过设置在流槽上石墨转子旋转速度为450转/分钟、氩气流量为3.5立方米/小时、氩气压力为0.25MPa的除气机和前30目、后50目的双级泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；（6）在铝合金液温度为720℃、半连续铸造速度为200毫米/分钟、半连续铸造机冷却水温度为20℃的条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金圆棒；（7）将铝合金圆棒加热到360℃后，在挤压模具上机温度为440℃、挤压速度为10毫米/秒、挤压比为35的条件下将铝合金圆棒挤压成铝型材；（8）将铝型材进行变形量为2%的拉伸矫直后，得到所述用于铲齿散热器的铝型材。

实施例3：

本发明所述铝型材包含如下质量百分比的成分：Si 0.2%，Fe 0.1%，Ti 0.02%，B0.004%，RE 0.1%， Cr 0.15%，Zr 0.05%，其余为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%，RE由以下质量百分比的成分组成：La 49.81%，Ce46.73%，Nd 1.06%，Yb 0.81%，Pr 0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%。挤压方法依次包括如下步骤：（1）按铝型材的成分组成及质量百分比选择铝锭、铝硅合金、铝铁合金、混合稀土RE、铝铬合金、铝锆合金作为原材料进行配料；（2）将原材料加入到带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉中于760℃加热熔化成铝合金液，然后开启永磁搅拌装置，采用正转1分钟后接着反转1分钟的循环模式对铝合金液搅拌25分钟；（3）用纯度99.9%的氩气和占原材料总重量0.3%的铝合金精炼剂对熔铝炉内的铝合金液喷吹精炼15分钟进行除气除杂，扒渣后再静置60分钟，精炼剂由以下质量百分比的成分组成：所述精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl₂ 44.6%，NaCl 25.1%，KBF₄ 9.1%，K₂NiF₆ 7.2%，SbCO₃ 6.4%，LiCl 3.2%，BeCl₂4.4%，精炼剂是采用重熔方法制备得到：将精炼剂烘干脱水后，在真空度20Pa的真空炉内于900℃重熔2小时，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到粒径≤2毫米的所述精炼剂；（4）将铝合金液导入流槽，然后加入占原材料总重量0.4%的Al5Ti1B合金杆晶粒细化剂进行在线晶粒细化处理；（5）将铝合金液依次流过设置在流槽上石墨转子旋转速度为300转/分钟、氩气流量为4.5立方米/小时、氩气压力为0.15MPa的除气机和前30目、后50目的双级泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；（6）在铝合金液温度为680℃、半连续铸造速度为50毫米/分钟、半连续铸造机冷却水温度为50℃的条件下将铝合金液半连续铸造成铝合金圆棒；（7）将铝合金圆棒加热到400℃后，在挤压模具上机温度为460℃、挤压速度为18毫米/秒、挤压比为15的条件下将铝合金圆棒挤压成铝型材；（8）将铝型材进行变形量为4%的拉伸矫直后，得到所述用于铲齿散热器的铝型材。

验证例1：

在实施例1-3得到的铝型材上取样，对铝型材的横截面进行磨制、抛光、碱蚀后，观察铝型材横截面的晶粒组织，图1为实施例1铝型材横截面的组织照片，图2为实施例2铝型材横截面的组织照片，图3为实施例3铝型材横截面的组织照片。从图1-图3可看到，铝型材横截面上晶粒组织细小均匀，未见有粗晶层和粗大的晶粒。

验证例2：

采用布氏硬度计对实施例1-3铝型材横截面上不同位置的硬度进行检测，硬度测试点位置分别如图1-图3所示，结果如表1所示。从表1可看到，实施例1-3铝型材横截面上的布氏硬度值在39.5-40.5，硬度值波动范围≤1，说明本发明通过提高铝合金液的成分均匀性和抑制铝型材再结晶晶粒的长大，可使铝型材横截面上硬度分布均匀，符合铲齿散热器的要求。

表1 实施例1-3铝型材横截面上的布氏硬度值

硬度测试位置	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											实施例1	39.6	39.7	39.6	39.9	39.5	40.2	40.1	40.5	39.6	39.8
实施例2	40.4	40.3	39.7	40.5	40.3	40.2	39.7	40.3	40.2	40.3
											实施例3	39.6	39.5	39.7	39.8	39.9	39.6	40.0	40.1	40.2	39.9

验证例3：

在实施例1-3铝型材上取样，在便携式智能型导热系数测试仪上分别检测铝型材的导热系数，结果如表2所示。从表2可看到，实施例1-3铝型材的导热系数大于230 W/(m·k)，而现有技术生产的同类铝型材的导热系数通常都是低于220 W/(m·k)，说明本发明通过添加微量混合稀土和对铝合金液进行炉内喷吹精炼和炉外在线除气过滤处理，降低铝合金液的气杂含量，可以显著提高铝型材的导热性能，有利于提高铲齿散热器的导热散热能力。

表2 实施例1-3铝型材的导热系数（W/(m·k)）

实施例1	实施例2	实施例3
			232.7	231.6	233.1

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种用于铲齿散热器的铝型材，其特征在于，所述铝型材包含如下质量百分比的成分：Si 0.1-0.2%，Fe 0.1-0.2%，Ti 0.01-0.02%，B 0.002-0.004%，RE 0.05-0.1%，其余为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05%，杂质元素总量≤0.15%；所述RE是以La、Ce为主的混合稀土，由以下质量百分比的成分组成：La 49.81%，Ce 46.73%，Nd 1.06%，Yb 0.81%，Pr 0.63%，Sm 0.39%，Gd 0.31%，Er 0.26%；所述铝型材还含有Mn、Cr、Zr中两种或三种元素，所述Mn的质量百分比为0.05-0.15%，Cr的质量百分比为0.05-0.15%，Zr的质量百分比为0.05-0.1%，Mn、Cr、Zr的质量百分比之和满足：0.15%≤Mn+Cr+Zr≤0.25%；所述铝型材的挤压方法依次包括以下步骤：

（1）按铝型材的成分组成及质量百分比，选择铝锭、铝硅合金、铝铁合金、混合稀土RE、铝锰合金、铝铬合金、铝锆合金作为原材料进行配料；

（2）将原材料加入到带永磁搅拌功能的蓄热式燃气熔铝炉中在720-760℃加热熔化成铝合金液；

（3）用惰性气体和铝合金精炼剂对熔铝炉内的铝合金液进行喷吹精炼除气除杂，扒渣后再静置一段时间；

（4）将铝合金液导入流槽，然后加入晶粒细化剂进行在线晶粒细化处理；

（5）将铝合金液依次流过设置在流槽上的除气机和泡沫陶瓷过滤板进行在线除气过滤处理；

（6）将铝合金液半连续铸造成铝合金圆棒；

（7）将铝合金圆棒加热后挤压成铝型材；

（8）将铝型材拉伸矫直后得到所述用于铲齿散热器的铝型材；

所述步骤（3）中精炼剂由以下质量百分比的成分组成：MgCl₂ 30-45%，NaCl 25-40%，KBF₄ 5-10%，K₂NiF₆ 5-10%，SbCO₃ 6-8%，LiCl 3-5%，BeCl₂ 2-4%，且所述精炼剂是采用重熔方法制备得到：将精炼剂烘干脱水后，在真空度10-20Pa的真空炉内于900-1100℃重熔1-2小时，冷却凝固后进行破碎和筛选，得到粒径≤2毫米的所述精炼剂；

所述步骤（5）中除气机内石墨转子的旋转速度为500-600转/分钟，气体为纯度≥99.9%的氩气，氩气流量为1.5-2.5立方米/小时，氩气压力为0.35-0.45MPa，所述过滤是采用前50目、后80目的双级泡沫陶瓷过滤板过滤；

所述步骤（7）中铝合金圆棒的加热温度为420-450℃，挤压模具的上机温度为430-450℃，挤压速度为25-35毫米/秒，挤压比为15-35。

2.根据权利要求1所述用于铲齿散热器的铝型材，其特征在于，所述步骤（3）中惰性气体为纯度≥99.9%的氩气，铝合金精炼剂的用量占原材料总重量的0.2-0.3%，喷吹精炼时间为15-25分钟，扒渣后的静置时间为30-60分钟。

3.根据权利要求1所述用于铲齿散热器的铝型材，其特征在于，所述步骤（4）中晶粒细化剂为Al5Ti1B合金杆，所述Al5Ti1B合金杆的添加量为原材料总重量的0.2-0.4%。

4.根据权利要求1所述用于铲齿散热器的铝型材，其特征在于，所述步骤（6）中铝合金液的温度为680-720℃，半连续铸造的速度为50-200毫米/分钟，半连续铸造机的冷却水温度为20-50℃。