选用那种铝合金材料的导热性能最好？

Yhaib123

        要设计一个铝合金导热板（能将元器件发出的热量导出），不知选用那种铝合金材料的导热性能最好？铝合金不能太软（抗拉强度>160MPa），使用温度为35~100℃。另外，铝合金的表面须进行阳极氧化处理，不知能否影响导热性能？
- o- i/ k5 G9 |7 A        恳请懂行的大师解答一下，非常感谢！
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7 k' z+ M; j* b# j[ 本帖最后由 Yhaib123 于 2008-2-17 16:13 编辑 ]

meri

目前市面上散热风扇所使用的散热片材料几乎都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。事实上，铝并不是导热系数最好的金属，效果最好的是银，其次是铜，再其次才是铝。但是银的价格昂贵，不太可能拿来做散热片；铜虽笨重，但散热效果和价格上有优势，现在也逐步用来做散热片了；而铝的重量非常轻，兼顾导热性和质量轻两方面，因此，才普遍被用作电子零件散热的最佳材料。铝质散热片并非是百分之百纯铝的，因为纯铝太达于柔软，所以都会加入少量的其他金属，铸造而成为铝合金，以获得适当的硬度，不过铝还是占了约百分之九十八左右。
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　　导热系数的大小表明金属导热能力的大小，导热系数越大，导热热阻值相应降低，导热能力增强。 在金属材料中，银的导热系数最高(表)，但成本高；纯铜其次，但加工不容易。在风冷散热器中一般用6063T5铝合金，这是因为铝合金的加工性好(纯铝由于硬度不足，很难进行切削加工)、表面处理容易、成本低廉。但随着散热需求的提高，综合运用各种导热系数高的材料，已是大势所趋。有部分散热片采用了纯铜或铜铝结合的方式来制造。例如，有的散热片底部采用纯铜，是为了发挥铜的导热系数大，传热量相对大的优点，而鳍片部分仍采用铝合金片，是为了加工容易，将换热面积尽可能做大，以便对流换热量增大。但是此种方法最大的难点在于如何将铜与铝型鳍片充分地连接，如果连接不好，接触热阻会大量产生，反而影响散热效果。
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5 c5 Q) ~: X8 A6 p$ ?* g( B各种常用金属材料及铝合金导热系数
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3 \! @1 d5 V3 y: y( t: ]材料名称 导热系数 材料名称 导热系数
1 n  q$ {5 f. f- z: q, r
银99.9% 411 W/m.K 硬铝4.5%Cu 177 W/m.K

) }! d  ~( c& S& k8 M! y纯铜 398 W/m.K 铸铝4.5%Cu 163 W/m.K

金 315 W/m.K Mg,0.6%Mn 148 W/m.K
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纯铝 237 W/m.K 6061型铝合金 155 W/m.K

1070型铝合金 226 W/m.K 黄铜30%Zn 109 W/m.K

1050型铝合金 209 W/m.K 钢0.5%C 54 W/m.K

( b  B! ?) E8 R: e- r' S6063型铝合金 201 W/m.K 青铜25%Sn 26 W/m.K
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金和银的导热性能比较好，但缺点就是价格太高，纯铜散热效果则次之，但已经算是非常优秀的了，不过铜片也有缺点：造价高、重量大、不耐腐蚀等。所以现在大多数散热片都是采用轻盈坚固的铝材料制作的，其中铝合金的热传导能力最好，好的CPU风冷散热器一般采用铝合金制作。
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- v8 M0 v% a2 ^$ h; |5 G) ?最好的散热材料并不是铝材。是银，接着是铜，金，再者就是铝。至于金和银，散热固然好，可是它的成本高，制作工艺复杂，最主要的还是成本问题，所以这两种材料是商家不大认同的。
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* e- z  g% x0 W( @* p至于铜，目前市场上也不断的出现了纯铜的散热器，采用纯铜的材料并不见得好，铜的导热性能比起铝要快的多，但铜的散热没有铝快，铜可以快速的把热量带走，但无法在短时间内把本身的热量散去，这就很有可能造成在PC关机时热量在短时间内散不去，在CPU上方形成一个无形的热源。另外铜的可氧化性这是铜本身最大的弊病。当铜一旦出现氧化状态，从导热和散热方面都会大大的下降。
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" |* g! }$ w! c6 ?3 R4 q在以上的铜和铝的对比中形成了一种新型的工艺——铜铝结合。所谓的铜铝结合就是把铜和铝通用一定的工艺完美的结合到一块，让铜快速的把热量传给铝，再由大面积的铝把热量散去，这不但增充了铝的导热不及铜，还弥补了铜的散热不如铝，有机的结合从而达到急速传热快速散热的效果。

Yhaib123

谢谢几位精彩的回复！
选用铝合金材料的目的，就是因为它比铜轻很多（1/3还多）。
- C9 m( g8 k  g! M% Q一般纯铝或低合金铝导热性能要好一些，但材料过软，很难满足要求。6063和3A21也比较软，且不能热强化。不知2A02-T6导热效果如何？
- ]( ?4 `0 `4 [3 ^  @( L6 `+ A$ O据说，美国采用了一种高导热性的铝合金材料，不知是否存在？

fst501

哦，原来还有这么多讲究呀

cresper

多谢分享。

jicn1980

我用的CPU风扇就是铜铝合金
中间直接和CPU连接的部分是铜棒，周围被铝合金散热片包住。
效果确实不错 ，也比较经济

郝工在线

铸铝钢衬加强筋，交错条窗散热。
散热片的散热效果不但取决于材料的导热性能，还关系到散热面积以及对流效果，机箱的密闭程度和接触传导物都是必须考虑的因素。

天际孤帆

楼主没有交代清楚自己散热部件的实际使用环境，对于一个散热系统来讲散热效果的好坏不但与散热材料的导热性能有关，更与散热系统的通风状态和实际使用环境温度要求有关。由于楼主提供条件不太确切，很难有明确答案。

点识

2楼斑竹说的很好，既有专业性的思路依据，又有逻辑性的清晰条理，真正的言之有理啊！
关于斑竹所说铜铝结合的新工艺，我曾帮企业做过相关工艺装备的研制。
从制造工艺来说，实现起来并不是什么太难的事。但是，大批量的使用，成本的上升还是很明显的。更主要的是，资源不均衡的问题始终是制约未来中国发展的瓶颈。相对来说，中国多铝少铜的现状不易改变，所以，铜铝结合的新工艺未必会走得太远。而中国材料科学的发展，到是有可能从改良铝材特性方面走出一条新路。