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1、新一代通讯器件及汽车散热零部件压铸铝合金研究

导读

研究了 Al-10Si-0.3Mg铝合金压铸过程中不同浇注温度对其组织演变及性能影响，结果表明，当浇注温度为650 oC时，合金的力学性能与热导率最优。随着浇注温度升高，合金冷却速率减小，一次枝晶和二次枝晶间距增加，初晶Si及α-Al的尺寸增大，强度下降；气孔数量增加，有效导热面积减小，热导率下降，合金的断口中韧窝数量和尺寸减少，从而使合金的塑性降低。

随着5G通讯时代的到来，交通与通讯领域产品的结构朝着集成化、轻量化方向发展，因此对材料散热性能及承载能力的要求不断增加。对于通讯和和交通领域复杂的散热结构件，由于其壁厚不均，对材料流动性及散热性能要求越来越高，使用铸造铝硅合金既可以满足其成形性又能大批量生产。传统的铝硅系铸造铝合金，如ADC12的热导率为92 W/(m·K)，屈服强度为156 MPa，已经不能满足其性能要求，国内研究者根据成分、工艺、组织性能展开一系列研究，以提高铝合金的综合性能。近年来日本开发了DMS系列及DX系列高导热铸造铝合，其中DMS1、DMS3、DX17、DX19合金的热导率高达150~210W/(m·K)，然而屈服强度小于120 MPa，DMS5是ADC12的换代产品，热导率大约为ADC12的1.6倍，屈服强度与ADC12相近。本课题自行设计的Al-10Si-0.3Mg压铸铝合金具有良好的流动性，可热处理强化，热导率与DMS5接近，屈服强度高于DMS5，成形性与ADC12相当，耐蚀性优于ADC12，可以满足新一代通讯器件及汽车散热零部件对于较高热导率及屈服强度的迫切需求。

浇注温度对铸件性能和质量有重要的影响，房元明等通过对铝合金的连杆压铸件模拟，发现了浇注温度对铸件的缺陷有重要影响，王绍著等生产铝合金汽车支架，使用近液相线的浇注温度，可获得均匀细小的球状组织。采用JMatPro软件模拟Al-10Si-0.3Mg铝合金的液相线较ADC12高10 oC，选择合适的浇注温度对于改善其综合性能有着重要的作用。当低温浇注时，合金流动性降低，导致压铸充型较为困难，采用较高的浇注温度会使合金的收缩增加，金属液中的气体溶解度增大，疏松和气孔等缺陷容易产生，从而降低合金的性能甚至造成产品报废因此。

以自行设计的Al-10Si-0.3Mg为对象，本试验的Al-10Si-0.3Mg系合金是成分，综合考虑流动性、强度及导热性，其化学成分见表1。采用的主要原料为99.9%的纯铝、2202结晶硅、纯镁锭、75%铁添加剂。

1、制备过程

配制合金200 kg，在300 kg电阻炉中熔化，首先进行烘炉，待炉温达到700 ℃时加入99.9%纯铝锭，熔化3 h，待铝锭完全熔化并且铝液温度达到800 ℃时加入2202结晶硅，升温至850~900 ºC熔硅，期间不断搅拌，直至完全熔化。随后加入铁添加剂，搅拌，待完全熔化后加Mg，镁块完全浸入铝液中，杜绝明火，搅拌5 min后进行熔剂精炼，精炼温度为710-730 ºC， 精炼剂使用无钠无钙精炼剂，使用量按2 kg/t，转速为250~350 r/min，气体流量为5~10 L/min。精炼时间为20min。精炼完成后扒渣、成分达到稍高设计值时，取样，在斯派克M12(LAB)直读光谱仪上进行分析，成分合格后进行压铸，本试验过程在同一炉次中完成，且顺序为低温到高温。

采用DCC280 型 2 800 kN压铸机，其锁模力为 280 k N，料柄厚度大约为 15 mm，采用模温机控制模具表面温度，设定为 200 ℃。压射力为 330 k N，压射时间为 3.5 s，冷却时间为 2.0 s，压铸时充头的行程位置：一快位置设定为 100 mm，二快设定为250 mm，选择增压的位置为280 mm，所成形的标准拉伸试棒见图1。为了研究浇注温度对试样显微组织、力学性能及热导率的影响，一共制备了 650、680、720 ℃ 3组浇注温度的试样。

图1. 压铸力学性能试棒及热导率试样

2、显微组织及力学性能

图2为不同浇注温度下合金的金相组织。组织中白色的圆状与椭圆状组织为初生α-Al，短小针状与枝晶间白色α固溶体构成(α+Si)共晶，并且有少量初晶硅存在。黑色的点状物为气孔，由于合金的Mg含量较低，只有少量的Mg2Si呈颗粒状态、鱼骨状、树枝状存在。另外，可以看出随着压铸温度升高，合金的气孔逐渐增多，初晶Si及α-Al的尺寸增大，因为金属铝具有很好的塑性，但是其强度较低，然而随着浇注温度升高，合金中气孔数量增加，致使金属铝的的塑性优势难以体现，且初晶Si为脆应相，尖端及边部容易造成应力集中，其尺寸增大致使合金的强度进一步降低。

图2 不同浇注温度时Al-10Si-0.3Mg铝合金的微观组织

图3 为不同压铸温度下合金X光无损检测图。可以明显看到随着压铸温度升高，铸件中的气孔逐渐增多，由650 ºC压铸时的点状分布的气孔变成720 ºC时的网状分布的气孔。当压铸温度升高时，金属液的冷却梯度变大，凝固时的体积收缩量大，铸件内部形成气孔，这与铸件金相组织中观察到的结果一致。

图3 不同浇注温度下Al-10Si-0.3Mg铝合金X光无损检测图

图4为随着压铸温度的变化铸件的力学性能。可以看出压铸件试样的平均力学性能随着压铸温度的升高而降低。浇注温度为650 ºC时，合金抗拉强度，屈服强度及伸长率取得最大值，分别为298MPa，201MPa，5.62%。当压铸温度升高，其他参数（速度、时间、压力）保持不变时，填充结束后压铸件的温度会相应的升高，合金的凝固时间增加，导致其凝固速度降低，因此造成合金晶粒变得粗大，一次枝晶和二次枝晶间距增加，气孔数量增加，从而导致合金的力学性能变差。压铸铝合金的性能优劣取决于初生α-Al相、共晶Si、初晶Si、二次相金属间化合物及气孔的形态、大小和分布。

图4 不同浇注温度时Al-10Si-0.3Mg铝合金的力学性能

3、 Al-10Si-0.3Mg铝合金热导率及密度

图5为Al-10Si-0.3Mg合金的热导率和密度。可以看出，随着浇注温度升高，合金的热导率和密度均下降，这是因为，浇注温度升高，合金中气孔的数量增多，有效导热面积减小，从而使得合金的热导率下降。同时第二相貌的改变，造成晶格畸变增大。电子、晶格震动波和电磁辐射是金属中传导热量的载体，传导的总热量是各载体传导的叠加，金属中存在大量的自由电子，能够迅速实现热量传递，电子传热是其主要传热方式。因此凡是对金属内部的组织产生不均匀的因素，都会增加电子波的散射，从而导致合金的热导率降低。

图5 不同浇注温度时Al-10Si-0.3Mg铝合金的热导率与密度

4、 Al-10Si-0.3Mg铝合金断口形貌

图6是不同浇注温度下铸件拉伸后的断口形貌图。对于铝硅合金来说，随着枝晶尺寸的变小，合金的断裂模式由穿晶断裂转变为沿晶断裂。而本试验中的合金组织中的第二相主要为金属间化合物，初晶Si、共晶Si，这些第二相对合金的拉伸断裂有很大的影响。当压铸温度为650 ºC时，断口表面有大量的韧窝，韧窝比较浅和小，在断口表面大量分布着准解理面，同时可以看到分布着河流状花纹，因此合金塑性相对较好，见图6a。当压铸温度升高到680 ºC时，断口形貌中有撕裂棱存在，韧窝数量及尺寸减少，见图6b。从图6 c可以看出，720 ºC时断口形貌存在平坦面且韧窝数量极少，使塑性进一步变差。

图6 不同浇注温度时Al-10Si-0.3Mg铝合金拉伸断口形貌

5、结论

（1）浇注温度为650 ºC时，合金抗拉强度，屈服强度及伸长率取得最大值，分别为298 MPa，201 MPa， 随着浇注温度升高 ，冷却速率小，组织中的初晶Si及α-Al的尺寸增大，一次枝晶和二次枝晶间距增加，合金的力学性能下降。

（2）随着浇注温度升高，合金吸气严重，合金密度减小，有效导热面积减小，从而使得合金的热导率下降。

（3）通过扫描电镜观察断口形貌，当浇注温度升高时，合金的断口中韧窝数量和尺寸减少，从而使合金的塑性下降。

文献引用格式：闫俊，石帅，范卫忠，等. 浇注温度对压铸Al-10Si-0.3Mg铝合金组织演变及性能影响[J].特种铸造及有色合金，2021,41(11)：1 416-1 449.

2、中国6a级景区：中国6a级风景区

中国6a级风景区

1、故宫及外面的天安门广场

故宫是数千年古代社会皇权体现、古典建筑的精华；天安门广场、升旗仪式等是聆听祖国心跳的地方。

2、长城

最经典的中国文化元素之一，享誉世界，“不到长城非好汉”。

3、秦陵兵马俑；

令人骄傲的古代文物，墓葬文化景观空前绝后的水平，世界奇迹之一。

4、桂林山水；

我国南方有大片的喀斯特地貌，秀气的山水到处都是，经典的峰林、溶洞也很多，非要选一个最出名的应该是桂林山水。

5、伊犁草原及赛里木湖；

伊犁河谷是内陆地区一片难得的湿润河谷2，冰山、草原、河流、湖泊，组成的壮美景观，有一种说法认为是新疆最美的地方。

不太喜欢西湖，江南那种婉约的美欣赏得太多，粗狂的美太少了，缺乏阳刚大气，这种风尚是南宋以来产生的，人变得越来越阴柔，也像现在流行的小鲜肉……

6、九寨沟（有熊猫园）；

7、长江三峡，含大坝；

8、黄山及附近徽派建筑；

黄山在名山中名气最大，附近古徽州地区传统建筑很漂亮，涉及三个省，感觉可以将山和建筑合成一个整体开发，非常经典。

9、苏州园林；

10、丽江古城和玉龙雪山。

少数民族文化的一个代表，人文和自然景观都很独特，知名度很高。

中国6a级风景区

中国十大6A级旅游景点，不是5A级哦，你去过哪几个？

第一、肯定非长城莫属，因为长城是中国对世界的一张明信片一样

第二、兵马俑，不用说，几千年的历史影响全世界

第三、故宫，中国传统文化之结晶，历任皇帝待的地方，中国古建筑的精华

第四、庐山，不识庐山真面目，只缘身在此山中，汇集诗词名人1500多人，当之无愧

第五、桂林，桂林山水甲天下，一举成名天下知，这个全国公认的

第六、西湖，西湖每年人流量最多的景区，人文最为厚重的名胜

第七、泰山，五岳之首，秦始皇曾经寻仙到此

第八、黄山，雄奇险峻，景色秀丽

第九、华山，自古华山一条道，只有天在上，更无他山高

第十、峨眉山，峨眉山是四川之地最久的名胜了，几乎无人不知

这十个一百年不变的6A名胜风景区，你都去过哪儿

中国6a级风景区

6A级景区一览无余，我选这10个，一起来看看你去过好多个？

在我国的度假旅游景区，如今共分成五级，最大的等级是AAAAA级，即表示着顶级的精典景区。

在我国在2007年，准许了66家景区为第一批5A级景区。从那以后，5A级景区的总量便持续提升。截止到2021年5月19日，在我国共明确了304个5A级景区。

这一名册，实际上是一个信息的名册，持续有景区升为为5A，但也是有少许景区因各类缘故被降权。例如以前的5A级景区——乔家大院，因过多商业化的开发设计，被取消了评分（连A级也不是了）。

必须留意的是，景区评分并非看景区景观品质怎么样、是否有旅游价值，反而是对景区服务水平的级别鉴定。5A级规定景区的硬件设施（如洗手间、垃圾箱、歇息设备、建筑外观）更强，能反映观念性和特点性。如今，你搞清楚景区的'洗手间里为什么都贴古诗文了吧？

以庐山为例子，建立5A级景区的一项主要工作中，便是把洗手间改造成三星级酒店的规范，配电热水器、安全扶手、放盆栽植物、设音乐背景。

但是，谁会为了更好地听歌，就专业跑到庐山景区的洗手间里不出来？

5A级景区多了，当然品质不齐全。一些景观没啥特点、但洗手间修得好看的景区，也评上5A。如今，5A满地全是，反倒不可以反映景区的真正的使用价值了。

比较之下，敦煌莫高窟贵为第一批全国各地核心文物古迹、世界文化遗产，如今只不过个3A。

因而，一些有志之士提议开设6A级景区，以反映这些不仅有贴心服务、又有人世间罕见的与众不同景观的高品质景区。

我选下边这10个景区，看一下和你想要的一样吗？

北京故宫

历史古迹类旅游景点，北京故宫是实至名归的霸者。

北京故宫，别名北京紫禁城。做为以前的明、清两朝宫廷，北京故宫博物院是全球最大的木结构建筑文物古迹。它建成于1406年，于1420年完工，接着变成明、清两朝24位皇上的宫廷。

它占地面积72万平方米，总建筑面积15万平方米，有多少城堡七十余座，房子9000余间。

北京故宫现在是5A级度假旅游景区、世界文化遗产。

庐山

山岳类景观，当以黄山为代表。

庐山位于安徽省黄山市地区，有72峰，在其中峰顶莲花峰海拔高度1864米。庐山地势峻峭，山林繁茂，泉瀑诸多，风景秀丽。庐山的奇松、乱石、云景、露天温泉、冬寒称为五绝。在其中，1300岁的黄山迎客松饮誉天地，是庐山的代表性景观。

庐山现在是5A级度假旅游景区、世界地质公园、世界文化与大自然两重财产、中华十大名山。

万里长城

长城是我国的代表性景观，八达岭慕田峪长城又是万里长城最广为人知的一段。

八达岭位于北京延庆军都山关沟古径北口，这儿的万里长城是中国万里长城的关键构成部分（关隘），也是最开始向游客对外开放的一部分。

八达岭在战国时期，就曾修建有万里长城。如今的八达岭长城关键是在明代明正统年里建造的。

八达岭长城于1953年即变成风景区，1961年被评选为第一批国家级别文物古迹，1982年变成我国关键旅游景区，1986年被评选为全国各地十大名胜古迹之首。

西藏布达拉宫

做为我国另一个具备古老历史文化和巨大经营规模的古代宫殿群，西藏布达拉宫也是有资质当选6A级景区。

它位于拉萨市市区的玛布日山里，依地势而建，年底分红宫和美国白宫两一部分，气魄十分雄壮。它最开始是吐蕃王朝赞普松赞干布为婚娶文成公主而新建的。古代历史，它即是政治中心，也是宗教信仰核心。

1961年，它被定为全国各地核心文物古迹，1994年当选世界文化遗产。

山东泰山

在我们中国人的内心中，五岳拥有不同凡响的实际意义。而五岳之首的山东泰山，理所应当应当当选6A级景区。

它位于山东中间，峰顶玉皇顶海拔高度1532、7米。它古时候被视作可与狂战沟通交流的地区，自始皇帝逐渐，前后左右有13位君王登泰山封禅，另有24代帝王遣官祭拜72次。如今，山里保存了20余处文物古迹，2200处碑碣、石雕。

山东泰山是第一批国家级别旅游景区、世界文化与大自然两重财产、5A级度假旅游景区。

九寨沟

尽管沒有沉重的历史人文，但它的景色却称雄中华民族。

它位于四川省阿坝州九寨沟县内，位于云贵高原边沿，是一个长50公里的山谷山间盆地，因沟中有九个藏寨而而出名。它有“九寨回归不要看水”的美名，这儿的水流和湖水在山林和大山的映照下，五彩缤纷绚丽多彩，光彩夺目，犹如梦幻仙境。

它是中国第一个以维护景色为终点的保护区，现在是世界自然遗产、5A级度假旅游景区、国家级别保护区、国家地质公园。

秦陵兵马俑

秦始皇兵马俑，被称作全球第八大奇迹，是秦代在修建秦始皇陵墓的一起制做成功的。

它位于秦始皇陵墓东1千米处，共出土文物了战士俑800件，木制战车18辆，陶马100好几个，战士俑7000个。

它现在是全国各地核心文物古迹，世界文化遗产。

石林

昆明石林，位于昆明石林县地区，现为世界地质公园、世界自然遗产、国家级别关键旅游景区、5A级度假旅游景区。

这儿四季温和春意，景色奇秀。石林景观是非常典型的地貌，石峰、石芽、地下暗河、石洞等，稀奇古怪，生机勃勃。

西湖

西湖，位于浙江省杭州市城区西缘，水面总面积6、38平方千米。西湖三面环山，湖内又有白堤、苏堤、杨公堤、赵公堤将水面切分成几片。

西湖旅游景点诸多，从古到今，大家依次评了“西湖十景”、“新西湖十景”等景观。这儿也有60余处各个文物古迹，在其中有有名的隔热断桥铝型材、雷峰塔、钱王祠、净慈寺、苏小小墓等。

西湖是我国5A级度假旅游景区，它还上榜了世界遗产名录。难能可贵的是，它也是一个完全免费景区。

台湾日月潭

我觉得把最后一个部位，交给中国台湾的台湾日月潭。中国台湾是在我国不可缺少的一部分，评比景区，自然不可以把中国台湾清除在外面。

台湾日月潭位于台湾南投县台湾阿里山往北，海拔高度748米，河面总面积7、93平方千米。以光华岛为界，湖的北大半个为环形，南大半个形近残月，故称台湾日月潭。

湖的四周，重峦叠翠；水面上，烟波浩渺淼淼。这儿气候适宜，风景幽美，是台湾省最著名的景点。

期待我的此生，能拿着身份证原件就可以到这一旅游景点去玩。漂泊异乡走得再久，也是妈妈的孩子，期待中国台湾尽早改过自新，赶紧回家了！

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