一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺，按重量百分比计，合金的组成为：Li：11.0‑16.0wt.%，Cu:2.0‑4.0wt.%,Zn:1.0‑3.0wt.%,In:0.2‑0.8wt.%,Zr:0.1‑0.2wt.%,Mo:0.1‑0.2wt.%,Sn:2.0‑4.0wt.%,Al:1.0‑2.0wt.%,Ni:0.1‑0.2wt.%,Fe:0.1‑0.3wt.%，余量为镁。本发明专利技术提供的具有极高热导率含单相β的镁锂合金。该材料具有传统镁锂合金的力学性能：弹性模量为50‑70GPa，屈服强度为90‑120MPa，抗拉强度为140‑160MPa，延伸率为6‑18%。并具有传统镁锂合金不具备的高导热性能：热导率为120‑140W/m﹒K，传统镁锂合金为80W/m﹒K左右。在保证常见镁锂合金的力学性能的同时，可以将合金的传热系数提高50%左右。使得合金在发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模应用。

A magnesium lithium alloy with high thermal conductivity and single phase beta and its processing technology

The invention discloses a very high thermal conductivity rate of magnesium lithium alloy containing single-phase beta and its processing technology, according to the weight percentage, alloy composition is: Li:11.0 16.0wt.% Cu:2.0, 4.0wt.% Zn:1.0, 3.0wt.% In:0.2, 0.8wt.%, Zr:0.1 0.2wt.%, Mo:0.1 0.2wt.%, Sn:2.0 4.0wt.% Al:1.0 2.0wt.%., Ni:0.1 0.2wt.%, Fe:0.1 0.3wt.%, residual magnesium. The invention provides a magnesium lithium alloy with a very high thermal conductivity containing a single phase beta. The mechanical properties of the materials with traditional magnesium lithium alloy: the elastic modulus of 50 70GPa, yield strength of 90 120MPa, the tensile strength is 140 160MPa, the elongation is 6 18%. It has high thermal conductivity of traditional magnesium lithium alloy with thermal conductivity of 120: 140W/m - K, 80W/m - the traditional magnesium lithium alloy is about K. In order to ensure the mechanical properties of the common magnesium lithium alloy, the heat transfer coefficient of the alloy can be increased by about 50%. The application of the alloy in the situation of large calorific value and light weight of the device is further applied, which is convenient for large-scale industrial application.

【技术实现步骤摘要】
一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺
本专利技术涉及合金
，具体地说，涉及一种镁锂合金。
技术介绍
镁锂合金是通过在金属镁中添加锂和其它少量合金元素形成的新型合金。理论上，镁和锂的密度分别为1.73和0.53g/cm3。根据合金成分的不同，镁锂合金的密度可以设计在0.97-1.3g/cm3范围内变化。最轻的可以漂在水上，成为水上漂浮的合金。镁锂合金是镁合金发展的一个突破点，处于镁合金研究和产业化的前沿，被称为未来最为绿色环保的革命性金属材料。根据锂含量和组织不同，镁锂合金可分为三类：含锂量低于5.5wt.%的合金，其组织为锂溶于hcp镁中的固溶体(α相)；含锂量大于10.2wt.%的合金，其组织为均匀的bcc固溶体(β相)；含锂量介于5.5-10.2wt.%的合金，其组织为α+β相。镁锂合金材料具有低密度、高比强度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料。可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其它铝合金材料，在航空、航天、军工、民用等领域具有广泛的应用前景。镁锂合金的另一特点是有良好的塑性加工成形性能，可进行冷加工。此外，镁锂合金还具有各向异性不明显和冲击韧性好等优点，并能抗击高能粒子穿透。近几年，镁锂合金研究和产业化的进展十分显著。镁锂合金已进入汽车制造领域，运用于方向盘、仪表盘等。此外，如通讯基站、散热片、照相机三脚架等，用镁锂合金制造能减轻很多重量。在笔记本液晶屏幕框架、背面壳体、键盘框壳等零件上使用镁锂合金，可以在不减少零部件的强度下，减轻整体重量。由于镁锂合金良好的冷加工性能，可以实现室温冲压成型，减少加工程序，提高效率，保证精度。镁锂合金是制造轻量化零部件的最佳材料，未来的应用会越来越广泛。可以预计，便携性、轻量化、环保型的镁锂合金产品将进入人们的生活，是笔记本电脑、手机及数码相机等实现轻量化的电子产品不可缺少的材料。镁锂合金最常见的是Mg-Li-Al系和Mg-Li-Zn系，并加入适量的稀土元素。对于Mg-Li-Al合金，添加铝可以提高合金的硬度和强度。而且合金的硬度随着锂含量降低和铝含量升高而增加。对于Mg-Li-Zn合金，该合金为时效硬化型。由于锂含量以及锌含量的差异，合金中第二相析出以及时效硬化行为有很大的差异。国际上，目前研究已经从三元合金发展到四元以上的合金体系来进一步提高镁锂合金的综合性能。通过进一步优化稀土合金种类和含量来研究最感兴趣的合金化元素和添加方式。国际上通过合金化技术，凝固方式以及制备相关复合材料等手段不断深入提高合金的综合性能和加工技术，使得合金的生产成本不断降低和相关性能持续提高。但是，现有的镁锂合金传热性能还不够，在常温附近传热系数维持在80W/m﹒K左右。严重地制约了该类合金在航空航天，电子，军工上的进一步应用。进一步提高镁锂合金的传热性能，是增加镁合金相关产业化进行良性循环的快速轨道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有极高热导率且具备单相β镁锂合金新产品，也就是合金的相结构维持在单相bcc的状态下。通过控制锂的含量并同时添加微量元素，来大大提高镁锂合金的导热性能。并同时维持现有镁锂合金力学性能。可以预计，当该合金作为结构材料应用于轻量化且发热严重的场合时，除了降低结构重量的同时，还可以充分利用自身的高传热性能，将器件的温度维持在设计的范围内。可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，镁锂合金必将在更多的结构设计中得到广泛应用。本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li：11.0-16.0wt.%，Cu:2.0-4.0wt.%,Zn:1.0-3.0wt.%,In:0.2-0.8wt.%,Zr:0.1-0.2wt.%,Mo:0.1-0.2wt.%,Sn:2.0-4.0wt.%,Al:1.0-2.0wt.%,Ni:0.1-0.2wt.%,Fe:0.1-0.3wt.%，余量为镁。上述镁锂合金的制备方法，包括如下步骤：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚。感应加热到760度形成合金熔体，并利用电磁搅拌效应充分搅拌12分钟左右。将合金熔体在760度保温静置12分钟后浇铸到水玻璃或者石墨模具内进行铸造成型。将铸锭在室温下进行变形处理，每道次的轧下量为22%。每3道次轧制需要进行一次中间热处理来消除加工硬化，工艺为：310度保温1个小时。轧制后的最终热处理工艺为：真空固溶处理310度保温12小时；真空时效处理210度保温1小时。本专利技术的有益效果(1)本专利提供具有极高热导率含单相β的镁锂合金。该材料具有传统镁锂合金的力学性能：弹性模量为50-70GPa，屈服强度为90-120MPa，抗拉强度为140-160MPa，延伸率为6-18%。并具有传统镁锂合金不具备的高导热性能：热导率为120-140W/m﹒K，传统镁锂合金为80W/m﹒K左右。(2)该变形镁锂合金在氩气保护下感应熔炼，冶炼加工方法简单，生产成本比较低。(3)在保证常见镁锂合金力学性能的同时，可以将合金的传热系数提高50%左右。使得合金在使用温度为100度以下发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模装备。具体实施方式实施例1一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Li：16.0wt.%，Cu:2.1wt.%,Zn:1.2wt.%,In:0.3wt.%,Zr:0.1wt.%,Mo:0.1wt.%,Sn:2.0wt.%,Al:1.0wt.%,Ni:0.1wt.%,Fe:0.1wt.%，余量为镁。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚。感应加热到760度形成合金熔体，并利用电磁搅拌效应充分搅拌12分钟左右。将合金熔体在760度保温静置12分钟后浇铸到水玻璃或者石墨模具内进行铸造成型。将铸锭在室温下进行变形处理，每道次的轧下量为22%。每3道次轧制需要进行一次中间热处理来消除加工硬化，工艺为：310度保温1个小时。轧制后的最终热处理工艺为：真空固溶处理310度保温12小时；真空时效处理210度保温1小时。所得合金的力学性能和传热性能为：弹性模量为51GPa，屈服强度为112MPa，抗拉强度为142MPa，延伸率为11%，热导率为125W/m.K。实施例2一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金。按重量百分比计，合金的化学成分为：Li：15.2wt.%，Cu:2.5wt.%,Zn:1.8wt.%,In:0.4wt.%,Zr:0.2wt.%,Mo:0.2wt.%,Sn:3.0wt.%,Al:1.5wt.%,Ni:0.2wt.%,Fe:0.2wt.%，余量为镁。合金的制备方法：将如上配比的原料加入到氩气保护的感应电炉内，并采用碳化硅坩埚。感应加热到760度形成合金熔体，并利用电磁搅拌效应充分搅拌12分钟左右。将合金熔体在760度保温静置12分钟后浇铸到水玻璃或者石墨模具内进行铸造成型。将铸锭在室温下进行变形处理，每道次的轧下量为22%。每3道次轧制需要进行一次中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺，其特征是：按重量百分比计，合金的组成为：Li：11.0‑16.0wt.%，Cu: 2.0‑4.0wt.%, Zn: 1.0‑3.0wt.%, In: 0.2‑0.8wt.%, Zr: 0.1‑0.2wt.%, Mo: 0.1‑0.2wt.%, Sn: 2.0‑4.0wt.%, Al: 1.0‑2.0wt.%, Ni: 0.1‑0.2wt.%, Fe: 0.1‑0.3wt.%，余量为镁。

【技术特征摘要】
1.一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺，其特征是：按重量百分比计，合金的组成为：Li：11.0-16.0wt.%，Cu:2.0-4.0wt.%,Zn:1.0-3.0wt.%,In:0.2-0.8wt.%,Zr:0.1-0.2wt.%,Mo:0.1-0.2wt.%,Sn:2.0-4.0wt.%,Al:1.0-2.0wt.%,Ni:0.1-0.2wt.%,Fe:0.1-0.3wt.%，余量为镁。2.根据权利要求1所述一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将如上配比的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨长江，
申请(专利权)人：广州宇智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44