本發(fā)明涉及鋁合金材料制備方法的技術領域，尤其涉及一種采用粉末冶金法來制備高硅鋁合金的方法。
背景技術：
高硅鋁合金因其具有低膨脹、低密度、高熱導、高強度、高模量、耐磨、耐腐蝕等優(yōu)異性能，用其制成各種高比強度、高比模量的輕型結構件，廣泛應用于航天、航空、汽車、船舶、機械、電子及化工等領域。傳統(tǒng)的高硅硅合金制造工藝主要是基于相互熔融鑄造而獲得的，能耗巨大；其所制得的成品，晶粒粗大、成分易產生偏析且工藝設備復雜，無法適合于高性能要求的應用。
隨著電子技術、大規(guī)模集成電路器件的迅速發(fā)展，集成度越來越高，功率也越來越大，器件的散熱成為阻礙集成電路迅速發(fā)展的關鍵，需要熱膨脹系數(shù)小、導熱系數(shù)高的新型輕質電子封裝材料，傳統(tǒng)的電子封裝材料已不能滿足現(xiàn)代電子技術發(fā)展的需要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供一種粉末冶金法制備高硅鋁合金的方法。
解決的技術問題為，現(xiàn)有的高硅鋁合金的制備的工藝、設備等復雜，且制得的產品性能難以適應新的技術要求。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用了以下技術措施：
粉末冶金法制備高硅鋁合金的方法，包括以下步驟：
S1，將工業(yè)鋁、晶體硅按重量比3:7～4:6混合，并添加成型粘結劑，所述成型粘結劑與工業(yè)鋁、晶體硅混合物按重量比1:100～3:100混合，制得混合粉末，其中，所述工業(yè)鋁的純度為99.5％以上，晶體硅純度為99.9％以上；
S2，將步驟S1制得的混合粉末經熱壓成型，制得成型的毛坯；
S3，將步驟S2制得的毛坯進行真空燒結，采用分段升溫，燒結結束后自然冷卻；
S4，將燒結后的毛坯經過擠壓成型，并自然冷卻后制得成品。
本發(fā)明還可以通過以下技術措施進一步完善：
作為進一步改進，所述制備混合粉末的步驟包括：
S11，將工業(yè)鋁和晶體硅按重量比均勻混合后，將二者的混合物進行研磨，以純度99.9％以上的酒精為研磨介質，將混合物研磨至15μm以下，且研磨后的混合物的中位粒徑為4.5μm～5.5μm；
S12，將研磨后的混合物蒸干，然后添加成型粘結劑，制得混合粉末，其中，所述成型粘結劑為聚乙烯醇或羧甲基纖維素，且所使用的聚乙烯醇的分子量為6000。
作為進一步改進，所述熱壓成型的步驟中，熱壓溫度為200℃～250℃，壓制壓強為250MPa～300MPa，保壓時間為5min～10min。
作為進一步改進，所述熱壓成型的步驟中，保壓時間為10min。
作為進一步改進，所述真空燒結的步驟中，燒結環(huán)境的真空度為1×10-2MPa～2×10-2MPa。
作為進一步改進，所述真空燒結的步驟中，分段升溫，包括以下幾個階段：
第一燒結階段，燒結溫度為580℃～620℃，保溫時間為2.5h；第二燒結階段，燒結溫度為680℃～720℃，保溫時間為3h；第三燒結階段，燒結溫度為830℃～870℃，保溫時間為2h；第四燒結階段，燒結溫度為980℃～1020℃，保溫時間為2h。
作為進一步改進，所述真空燒結的步驟中，各個階段的升溫速率為5℃/min～10℃/min。
作為進一步改進，所述第一燒結階段，燒結溫度為600℃，保溫時間為2.5h；所述第二燒結階段，燒結溫度為700℃，保溫時間為3h；所述第三燒結階段，燒結溫度為850℃，保溫時間為2h；所述第四燒結階段，燒結溫度為1000℃，保溫時間為2h。
作為進一步改進，所述擠壓成型的步驟中，擠壓溫度為750℃，擠壓壓強為75MPa，保壓時間為5min。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、通過采用粉末冶金的制備工藝來制作高硅鋁合金，具有制備工藝優(yōu)化、成本低的優(yōu)點，相比傳統(tǒng)的鑄造方法，具有較高的精密度，且產品成分可控性高。解決了現(xiàn)有的鑄造法中，成品中硅成分偏析的問題。
2、制得的高硅鋁合金成品中，硅的含量高達30％以上，從而獲得低膨脹系數(shù)、高熱傳導率的復合材料。這種復合材料更能滿足先進電子封裝技術的要求。同時，制成成品還具有材料組織均勻、晶核大小一致的優(yōu)點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述。
實施例1：
步驟1，制備混合粉末的步驟包括：
S11，準確稱取400克工業(yè)鋁粉和600克晶體硅。其中，所述工業(yè)鋁粉的純度為99.5％以上，粒度小于5mm。所述晶體硅的純度為99.9％以上，粒度小于5mm。
S12，將工業(yè)鋁粉和晶體硅相互混合均勻后，放置在砂漿磨或者剪切磨設備中進行研磨。以純度99.9％以上的酒精為研磨介質，將混合物研磨至15μm以下，且研磨后的混合物的中位粒徑為4.5μm～5.5μm。
S13，將研磨后的混合物蒸干，然后添加20克的聚乙烯醇，將聚乙烯醇與研磨后的工業(yè)鋁粉、晶體硅混合均勻。其中，所使用的聚乙烯醇的分子量為6000。
步驟2，將步驟1制得的混合粉末裝在熱模壓坯中，啟熱模壓成形機，設定熱壓溫度為200℃，壓制壓強為250MPa，保壓時間為10分鐘，滿足以上要求熱壓成型后。成型后，自然冷卻至室溫，取出毛坯。
步驟3，將步驟2中的毛坯放置在真空燒結爐坩堝內，設定真空度為2×10-2Mpa。分段升溫，升溫速率為10℃/min。其中，第一燒結階段，燒結溫度為600℃，保溫時間為2.5h；第二燒結階段，燒結溫度為700℃，保溫時間為3h；第三燒結階段，燒結溫度為850℃，保溫時間為2h；第四燒結階段，燒結溫度為1000℃，保溫時間為2h。燒結結束后，自然冷卻。
步驟4，將經步驟3燒結后的毛坯放置在箱式電阻爐內，緩慢加熱至750℃，并保溫10分鐘，迅速取出。然后放置在250℃預熱保溫的擠壓用模具內，用液壓機擠壓，擠壓壓強為75MPa，保壓5分鐘，自然冷卻后即獲得目標成品。
將制得的成品在室溫環(huán)境進行性能測試，所測得的性能參數(shù)如表一。
表一，實施例1中成品的性能參數(shù)
實施例2：
步驟1，制備混合粉末的步驟包括：
S11，準確稱取300克工業(yè)鋁粉和700克晶體硅。其中，所述工業(yè)鋁粉的純度為99.5％以上，粒度小于5mm。所述晶體硅的純度為99.9％以上，粒度小于5mm。
S12，將工業(yè)鋁粉和晶體硅相互混合均勻后，放置在砂漿磨或者剪切磨設備中進行研磨。以純度99.9％以上的酒精為研磨介質，將混合物研磨至15μm以下，且研磨后的混合物的中位粒徑為4.5μm～5.5μm。
S13，將研磨后的混合物蒸干，然后添加20克的羧甲基纖維素，將羧甲基纖維素與研磨后的工業(yè)鋁粉、晶體硅混合均勻。
步驟2，將步驟1制得的混合粉末裝在熱模壓坯中，啟熱模壓成形機，設定熱壓溫度為50℃，壓制壓強為300MPa，保壓時間為10分鐘，滿足以上要求熱壓成型后。成型后，自然冷卻至室溫，取出毛坯。
步驟3，將步驟2中的毛坯放置在真空燒結爐坩堝內，設定真空度為1×10-2Mpa。分段升溫，升溫速率為10℃/min。其中，第一燒結階段，燒結溫度為600℃，保溫時間為2.5h；第二燒結階段，燒結溫度為700℃，保溫時間為3h；第三燒結階段，燒結溫度為850℃，保溫時間為2h；第四燒結階段，燒結溫度為1000℃，保溫時間為2h。燒結結束后，自然冷卻。
步驟4，將經步驟3燒結后的毛坯放置在箱式電阻爐內，緩慢加熱至750℃，并保溫10分鐘，迅速取出。然后放置在250℃預熱保溫的擠壓用模具內，用液壓機擠壓，擠壓壓強為75MPa，保壓5分鐘，自然冷卻后即獲得目標成品。
將制得的成品在室溫環(huán)境進行性能測試，所測得的性能參數(shù)如表2。
表2，實施例2中成品的性能參數(shù)
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內。