【摘 要】
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Al-Si基铸造合金以其优异的铸造性能和相对较好的导热性,被广泛用于通讯基础设施和电子产品等的散热器件制造。5G通讯技术的发展和多样的应用环境对压铸铝合金散热器件的散热和耐腐蚀性提出了更高的要求,亟需开发兼具高导热与耐腐蚀特性的铸造铝合金材料。本文首先研究稀土对亚共晶铸造Al-7Si基合金（JSDL-1）导热和耐蚀的影响,并选择强化元素,基于正交实验优化兼具导热和耐蚀的合金体系,重点研究Mg/Er
【基金项目】
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高导热铸造铝合金材质与组织调控关键技术开发项目（No.20180358）
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Al-Si基铸造合金以其优异的铸造性能和相对较好的导热性,被广泛用于通讯基础设施和电子产品等的散热器件制造。5G通讯技术的发展和多样的应用环境对压铸铝合金散热器件的散热和耐腐蚀性提出了更高的要求,亟需开发兼具高导热与耐腐蚀特性的铸造铝合金材料。本文首先研究稀土对亚共晶铸造Al-7Si基合金（JSDL-1）导热和耐蚀的影响,并选择强化元素,基于正交实验优化兼具导热和耐蚀的合金体系,重点研究Mg/Er复合和低温退火对Al-Si基合金导热和腐蚀行为的影响规律。得到以下结论:高导热的JSDL-1（Al-7Si-0.8Fe-0.5Zn）合金经不同稀土元素（Ce、La、Y、Er、Sm）变质后,α-Al晶粒排布更规则均匀,粗大相的数量减少。Sm、Ce、Y提高合金导热率,其中0.3Sm变质后合金的导热率达到157.7 W/（m·K）。Y、Er使合金腐蚀速率较变质前降低26.1%,耐蚀性提高。5种稀土对合金硬度影响不显著,整体硬度值在51-53HB之间。在Zn、Mg和Co三种元素中,经0.5Mg合金化的Al-7Si-0.8Fe合金整体性能更佳,导热相对较低,但表现出更优异的力学和耐腐蚀性能。通过正交试验和元素交互作用实验寻找Mg与Ce、Y、Er的最佳配合,Mg与Er、Y复合可减缓Mg对合金导热性能的降低,不同合金体系退火后导热普遍提升。经Er变质的合金体系具有较优的耐腐蚀性能,且退火后其耐蚀性进一步提高,退火前后Al-7Si-0.8Fe-0.3Er腐蚀电流密度分别为0.88μA·cm-2和0.64μA·cm-2。含Mg的合金表现出优异的抗软化特性,退火后Al-5Si-0.8Fe-0.9Mg-0.3Er硬度自80.0HB提升至86.8HB。探究Mg与Er、Y对Al-7Si-0.8Fe基合金腐蚀行为的影响,腐蚀动力学显示合金腐蚀速率随腐蚀时间延长波动,腐蚀形貌呈现典型点蚀特征,腐蚀产物均为Al（OH）3。铸态时Al-7Si-0.8Fe-0.6Mg合金腐蚀速率最低,退火态Al-7Si-0.8Fe-0.6Mg-0.3Er合金腐蚀速率最低,且较退火前降低。EPMA结果显示退火后Mg元素晶界偏析情况减少,分析表明低温退火后表现出更低的失重速率,更好的耐腐蚀性,应与Mg-H复合诱发应力腐蚀倾向的降低有关。本文设计开发了一种兼具高导热与耐腐蚀特性的Al-7Si-0.8Fe-0.6Mg-0.3Er/Y合金体系,导热最高至188.6W/（m·K）,腐蚀速率最低至0.06 mg/cm-2·d,对高导热耐腐蚀铝合金在5G通讯领域的推广和应用具有一定的理论意义和参考价值。
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