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近年来,随着电子器件的轻量化、微型化和集成化发展以及全球多国在国家层面对5G战略的部署,业内对高功率电子系统及设备的散热性与强塑性提出了更高的指标和更迫切的需求。铝及铝合金因其优良的导电导热性、综合力学性能、和良好的可加工性等特点,一直以来都受到电子电器领域的青睐,如移动电子设备的散热材料、配备在高压或特高压设备上的气体绝缘开关、微电子器件中芯片内部的导体材料等。然而,根据金属电子理论和强化机制,金属材料导电/导热性的提高和强度的提高往往是矛盾的。因此,开发一种便捷、高效且经济的同步提升铝合金导电/导热性和强塑性的方法,对高功率电子系统及设备来说,具有十分重要的现实意义。本文通过添加晶种合金的方式,将纳米AlN颗粒(AlNp)和微纳米Al3BC颗粒(Al3BCp)应用于A356合金和压铸Al-Si-Fe合金中,并与硼化处理相结合,最终实现了合金导电/导热性和力学性能的同步提高。本文的主要研究内容如下:(1)B协同纳米AlNp对A356合金导电性和力学性能的影响以A356合金为研究对象,在硼化处理的基础上,利用纳米AlNp进一步调控共晶Si相的形貌和尺寸,最终实现了 A356合金导电性和力学性能的同步提高。以添加0.6%AlNp并热处理(500℃固溶3h,180℃时效8h)的A356合金为例,合金的导电率可达46.2%IACS,极限拉伸强度为300 MPa,屈服强度为240 MPa,延伸率为7.5%。研究发现,合金导电率的提高是由于硼化处理和纳米AlNp有效抑制了共晶Si相的生长,减少了板片状共晶Si的尺寸和相互搭接现象,从而降低了晶界对电子输运的散射;合金力学性能的提高主要由于纳米AlNp对共晶Si相的变质作用、α-Al晶粒二次枝晶间距的减小以及AlNp在基体上和Al/Si界面上弥散化或小团絮状的分布。(2)纳米AlNp添加量及热处理工艺对A356合金导电性和力学性能的调控通过调整纳米AlNp的加入量和热处理工艺来研究合金的导电性和硬度的变化,为不同工况下要求的不同强塑性和导电性的匹配问题提供了一定的参考。研究发现,若需要保证导电率在45%IACS以上,可选择低的固溶温度和高的粒子添加量来兼顾合金的力学性能。如AlNp添加量为1%,热处理方案为500℃固溶3 h,180℃时效8 h。若需要保证合金的屈服强度在270 MPa以上,可选择较高的固溶温度和较低的粒子添加量来兼顾合金的导电率,如AlNp添加量为0.6%,热处理方案选择545℃固溶3h,180℃时效8 h;或是粒子添加量为0.8%,时效时间缩短至5 h。(3)微纳米Al3BCp对压铸Al-Si-Fe合金导热性和力学性能的影响以压铸AlSiFe合金为研究对象,利用微纳米A13BCp实现了合金热导率和力学性能的同步提高,并揭示其原理。重力铸造条件下引入1%Al-12Si-5Al3BC晶种合金后,压铸AlSiFe合金的平均抗拉强度为201.8 MPa,屈服强度为106.1 MPa,延伸率为11.5%,导电率为43.1%IACS,热导率为195.2 W/(m·K),相比于未引入粒子的情况分别提高了 8.4%、9.5%、10.6%、0.7%和 2.6%。Al-12Si-5Al3BC 晶种合金已成功应用于手机背壳的高压压铸件生产中。