铝合金制造技术

本发明专利技术提供了铝合金。铝合金在室温(25℃)下具有低热导率并且在高温(200℃)下具有高热导率。铝合金包含1～2wt％的镁(Mg)、1～2wt％的铜(Cu)、1～2wt％的锌(Zn)、0.5～2wt％的镍(Ni)、和余量的铝(Al)以及不可避免的杂质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝合金，并且更具体地，涉及其中改善了取决于温度的热导率变化的铝合金。
技术介绍
通常，当维持预定温度或更高温度时，发动机能够表现出最大性能。因此，发动机部件应当具有低热导率，以便在启动发动机之后立即在低温条件下阻止燃烧室的内热排放到外部。而且，在其中启动发动机后的预定时间段之后升高燃烧室的温度的高温条件下，需要高热导率以防止燃烧室过热。当燃烧室的温度升高至预定水平或更高时，可能出现诸如爆震(knocking)、过热和粘附的问题。在克服这类问题的目标下，要求散热性能，即导热性是优良的。由于用于发动机汽缸盖(engine cylinder head)的传统铝合金在室温下具有高热导率并且在高温下具有低热导率，因此可能降低发动机效率，不期望地劣化燃料效率。图1是示出了在T7条件下热处理过的传统AC2B重力铸造铝合金的取决于温度的热导率的图。典型的AC2B合金由以下构成：2～4wt％的铜(Cu)、5～7wt％的硅(Si)、0.5wt％或更少的镁(Mg)、1wt％或更少的锌(Zn)、0.8wt％或更少的铁(Fe)、0.50wt％或更少的锰(Mn)、0.35wt％
或更少的镍(Ni)、0.20wt％或更少的钛(Ti)、0.20wt％或更少的铅(Pb)、0.10wt％或更少的锡(Sn)、0.20wt％或更少的铬(Cr)、以及余量的铝(Al)。如在图1中示出的，AC2B铝合金在室温(25℃)下具有185W/(m*K)或更高的热导率，并且在高温(200℃)下具有185W/(m*K)或更低的热导率。在室温下的预热方面以及还在高温下的散热方面，其中热导率与温度升高成比例降低的AC2B合金是不期望的。因此，对于在室温下具有低热导率并且在高温下具有高热导率的新型铝合金，存在需要。
技术实现思路
因此，记住在相关技术中遇到的以上问题，已经做出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供在低温下具有低热导率并且在高温下具有高热导率的铝合金。为了实现以上目的，根据本专利技术的一种实施方式的铝合金在室温(25℃)下表现出低热导率并且在高温(200℃)下表现出高热导率，并且包含：1～2wt％的Mg、1～2wt％的Cu、1～2wt％的Zn、0.5～2wt％的Ni、和余量的Al以及不可避免的杂质。铝合金可以在室温(25℃)下具有185W/(m*K)或更低的热导率，并且在高温(200℃)下具有185W/(m*K)或更高的热导率。可以将铝合金用于发动机汽缸盖。根据本专利技术的另一种实施方式的铝合金可以包含镁(Mg)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、以及铝(Al)。铝合金的热导率可以从25℃的室温到约200℃的高温逐渐增加。铝合金可以在25℃的室温下具有185W/(m*K)或更低的热导率，并且在约200℃的高温下具有185W/(m*K)或更高的热导率。镁(Mg)可以为铝合金的1～2wt％，铜(Cu)可以为铝合金的1～2wt％，锌(Zn)可以为铝合金的1～2wt％，以及镍(Ni)可以为铝合金的0.5～2wt％。根据本专利技术，铝合金能够表现以下效果。第一，在启动发动机之后，能够立即快速地预热发动机部件。第二，由于高温下的高热导率，所以使有效冷却成为可能。附图说明结合附图，根据以下详细描述将更清楚地理解本专利技术的以上和其他目标、特征以及优势，其中：图1是示出了取决于温度的传统AC2B T7铝合金的热导率(物理性能)的图；图2是示出了取决于温度的根据本专利技术一种实施方式的铝合金的热导率(物理性能)的图；图3是示出了由于添加过量(2.5wt％)的Mg引起的高温下热导率降低(物理性能)的图；图4是示出了由于添加过量(3wt％)的Cu引起的高温下热导率降低(物理性能)的图；图5是示出了由于添加过量(3wt％)的Zn引起的高温下热导率降低(物理性能)的图；以及图6是示出了由于添加过量(2.5wt％)的Ni引起的高温下热导率降低(总的物理性能(general physical properties))的图。具体实施方式本文中使用的术语仅是为了描述特定的实施方式的目的，而不旨在进行限制。如在本文中使用的，除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当用于本说明书中时，术语“包含”、“包括”、“具有”等说明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、元素(要素)、和/或组分(组件)，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、区域、整体、步骤、操作、元素(要素)、组分(组件)、和/或它们的组合。除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常所理解的相同含义。将进一步理解，应当将诸如通常使用的词典中所定义的那些术语解释为具有与它们在相关领域和本公开内容的上下文的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文中明确如此定义。在下文中，将参照附图给出根据本专利技术优选的实施方式的Al合金的详细说明。如在图2中示出的，在室温下具有低热导率并且在高温下具有高热导率的Al合金必须包含1～2wt％的Mg、1～2wt％的Cu、1～2wt％的Zn、0.5～2wt％的Ni、和余量的Al以及不可避免的杂质。不可避免的杂质可以包括硅(Si)、铁(Fe)、锰(Mn)、钛(Ti)、铅(Pb)、锡(Sn)、铬(Cr)、以及锆(Zr)中的至少一种。在以下表1中总结了Al的合金元素的溶解度和电阻率。因此，Cu、Mg、Ni、以及Zn具有低溶解度。当以这种方式使用在Al基体(基质，matrix)中具有低溶解度的元素时，可以最大化由与不同合金元素反应所得的金属间化合物，从而可以获得期望的性能。(表1)Mg起到降低室温(25℃)下的热导率的作用，并且与传统的AC2B Al合金相比，必须以相对较大的量添加Mg，以降低室温下的热导率。Mg降低室温下的热导率的原因在于，固溶(固体溶解，solid-solve)在Al基体中的Mg的电阻率高。因此，以至少1wt％的量添加Mg。如果Mg的量超过2wt％，则可能降低高温(200℃)下的热导率。因此，将Mg的量的上限设定为2wt％。如在图2和图3中示出的，当以2.5wt％的量添加Mg时，可能降低高温(200℃)下的热导率。Zn在Al基体中具有低的抗原子散射性(atomic scattering resistance)。因此，与其他元素相比，处于固溶体状态的Zn取决于温度升高具有低的电阻率增量，因此在高温(200℃)下增加热导率方面是有效的。同样，由于Zn在Al中具有高溶解度，因此在热处理时Zn可以容易地沉积，从而增强机械强度。为了达到这种效果，以1wt％或更多的量添加Zn。如果Zn的量超过2wt％，则可能降低高温(200℃)下的热导率。因此，将Zn的量的上限设定为2wt％。如在图2和图5中示出的，当添加3wt％的Zn时，降低了高温(200℃)下的热导率。以1wt％或更多的量添加Cu，以确保合金的强度。如果Cu的量超过2wt％，则可能降低高温(200℃)下的热导率。因此，以2wt％或更少的量使用Cu。如在图2和图4中示出的，当添加3wt％的Cu时，降低了高温(200℃)下的热导率。以0.5wt％或更多的量添加Ni，以确保可铸性(铸造性能，cas本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在室温25℃下具有低热导率并且在高温200℃下具有高热导率的铝合金，包含：1～2wt％的镁Mg、1～2wt％的铜Cu、1～2wt％的锌Zn、0.5～2wt％的镍Ni、和余量的铝Al以及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
2014.12.02 KR 10-2014-01708001.一种在室温25℃下具有低热导率并且在高温200℃下具有高热导率的铝合金，包含：1～2wt％的镁Mg、1～2wt％的铜Cu、1～2wt％的锌Zn、0.5～2wt％的镍Ni、和余量的铝Al以及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的铝合金，其中，所述铝合金在室温25℃下具有185W/(m*K)或更低的热导率，并且在高温200℃下具有185W/(m*K)或更高的热导率。3.根据权利要求1所述的铝合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京汶，闵丙镐，李后聃，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR