一种导热镁合金和其制备方法技术

一种导热镁合金及其制备方法，该镁合金的成分含量为：Ｚｎ的含量为２．５～１１ｗｔ％，Ｚｒ的含量为０．１５～１．５ｗｔ％，Ａｇ的含量为０．１～２．５ｗｔ％，Ｃｅ的含量为０．３～３．５ｗｔ％，Ｎｄ的含量为０～１．５ｗｔ％，Ｌａ的含量为０～２．５ｗｔ％，Ｐｒ的含量为０～０．５ｗｔ％，其中，Ｎｄ、Ｌａ、Ｐｒ同时都不等于０，或者Ｎｄ、Ｌａ、Ｐｒ同时都为０，其余为Ｍｇ。以纯Ｍｇ锭、纯Ｚｎ锭、Ｍｇ－Ｚｒ中间合金、纯Ａｇ锭或者Ｍｇ－Ａｇ中间合金、以及纯Ｃｅ锭或富铈混合稀土锭、或者Ｃｅ或富铈混合稀土与镁的中间合金为原料，纯镁锭熔化、合金化；制成铸件，进行固溶处理、时效处理；或制成坯锭，进行均匀化热处理，采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件时效处理。本发明专利技术的镁合金在２０℃条件下，导热率大于１２０Ｗ．（ｍ．Ｋ）↑［－１］，抗拉强度大于３４０Ｍｐａ、屈服强度大于３１０Ｍｐａ。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于金属材料领域。
技术介绍
航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料，既要求优良的导热性能，同时还必须具有密度小、强度高。因此，高强度、高导热镁合金具有重要的应用背景。 纯镁的导热系数为1.55W.(m.K)-1，强度大约为10MPa左右；合金化后，强度大幅度提高，导热系数显著降低。例如根据美国镁及合金手册(ASM Specialty HandbookMagnesium and magnesiumAlloys)，含铝、锌的镁合金AZ81，其抗拉强度为275Mpa、20℃时的导热系数为51.1W.(m.K)-1稀土镁合金WE43，其强度为250Mpa、20℃时的导热系数为51.3W.(m.K)-1；含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205Mpa、20℃时的导热系数为123.1W.(m.K)-1；含锌、铜的镁合金ZC63，其抗拉强度为210Mpa、20℃时的导热系数为122W.(m.K)-1；含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为260Mpa、20℃时的导热系数为113W.(m.K)-1。 目前已有的镁合金，导热率高的比如ZE41、QE22，其强度都小于265Mpa；而强度较高的比如AZ81、WE43，其导热率都小于55W.(m.K)-1。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金，该镁合金材料在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)-1，抗拉强度大于340Mpa、屈服强度大于310Mpa。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。 本专利技术的另一个目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金的制备方法。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种导热镁合金，该镁合金的成分含量为Zn的含量为2.5～11wt％，Zr的含量为0.15～1.5wt％，Ag的含量为0.1～2.5wt％，Ce的含量为0.3～3.5wt％，Nd的含量为0～1.5wt％，La的含量为0～2.5wt％，Pr的含量为0～0.5wt％，其中，Nd、La、Pr同时都不等于0，或者Nd、La、Pr同时都为0(即同时含Nd、La、Pr中的3种，或者不含Nd、La和Pr 3种)，其余为Mg。 由于，在制备镁合金的过程中，镁合金中的成份Ce是以纯Ce锭或富铈混合稀土锭方式加入的，在所加入的富铈混合稀土中，Ce的含量在40重量％以上，其余是Nd、La和Pr稀土元素。因此，镁合金的成份Ce在以纯富铈混合稀土锭方式加入时，镁合金的成份中含Ce的同时又都含有Nd、La和Pr 3种，即技术方案中的Nd、La、Pr同时都不等于0；镁合金中的成份Ce在以纯Ce锭方式加入时，镁合金的成份中只含Ce，不含有Nd、La和Pr 3种，即技术方案中的Nd、La、Pr同时都为0。 在本专利技术的导热镁合金中，所述的Zn的含量优选为3.5～6.5wt％。 在本专利技术的导热镁合金中，所述的Zr的含量优选为0.45～1.0wt％。 在本专利技术的导热镁合金中，所述的Ag的含量优选为0.5～1.5wt％。 在本专利技术的导热镁合金中，所述的Ce的含量优选为1.5～3.0wt％。 在本专利技术的导热镁合金中，所述的Nd、La和Pr的总含量优选为0～3.5wt％。 一种制备本专利技术的导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤 (1)、以纯镁锭、纯Zn锭、Mg-Zr中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金、以及纯Ce锭或富铈混合稀土锭、或者Ce或富铈混合稀土与镁的中间合金为原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比进行备料；其中，富铈混合稀土为Ce的含量在40重量％以上，其余是Nd、La和Pr稀土元素，Nd、La和Pr在富铈混合稀土中的含量不是固定的，不同生产厂家以及同一个生产厂家不同时间生产的富铈混合稀土，其中Nd、La和Pr的含量可能也不相同，但是基本上都在一个范围之内，Nd的含量为10～20wt％，La的含量为20～35wt％，Pr的含量为3～10wt％； (2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～800℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体； (3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯Zn锭、Mg-Zr中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金、以及纯Ce锭或富铈混合稀土锭、或者Ce或富铈混合稀土与镁的中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃； (4)、将预热后的纯Zn锭、Mg-Zr中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金、以及纯Ce锭或富铈混合稀土锭、或者Ce或富铈混合稀土与镁的中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于纯Zn锭、Mg-Zr中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金、以及纯Ce锭或富铈混合稀土锭、或者Ce或富铈混合稀土与镁的中间合金的溶解和扩散； (5)、将镁熔液温度控制在720～800℃，待Zn、Mg-Zr中间合金、Ag或者Mg-Ag中间合金、以及Ce或富铈混合稀土、或者Ce或富铈混合稀土与镁的中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在730～800℃保温10～60分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本专利技术的镁合金的成分和含量； (6)、将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成铸件；或者将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件；或者采用低压铸造工艺将镁合金铸造成铸件； (7)、将上述步骤制备的铸件进行固溶处理，其固溶处理过程是将铸件加热到350～500℃、保温3～30小时，淬水； (8)、将固溶处理后的铸件进行时效处理，其时效处理过程是将铸件加热到155～235℃、保温2～46小时。 制备本专利技术的导热镁合金的方法包括有熔炼过程和后处理过程，其中，后处理过程可分为两种一种是对浇注后的铸件进行后处理、另一种是对浇注后的坯锭进行后处理，因此，因不同的后处理过程，制备本专利技术的导热镁合金的方法也分为两种，前述的制备本专利技术的导热镁合金的方法是其中的一种，为第一种本专利技术的导热镁合金的方法。第二种制备本专利技术的导热镁合金的方法是 一种制备本专利技术的导热镁合金的方法，其中，熔炼过程和第一种本专利技术的导热镁合金的方法的步骤(1)-(5)相同，故省略，其步骤(6)-(8)为 (6)、将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭，或者将镁合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭； (7)、将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～500℃、保温3～30小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件，即采用挤压或拉拔工艺将坯锭变形加工成棒材或线材，或用轧制变形将坯锭加工成板材，或采用挤压变形将坯锭加工成管材或型材，或采用锻压机将坯锭锻造成锻件； (8)、将变形加工成的板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导热镁合金，其特征在于：该镁合金的成分含量为：Ｚｎ的含量为２．５～１１ｗｔ％，Ｚｒ的含量为０．１５～１．５ｗｔ％，Ａｇ的含量为０．１～２．５ｗｔ％，Ｃｅ的含量为０．３～３．５ｗｔ％，Ｎｄ的含量为０～１．５ｗｔ％，Ｌａ的含量为０～２．５ｗｔ％，Ｐｒ的含量为０～０．５ｗｔ％，其中，Ｎｄ、Ｌａ、Ｐｒ同时都不等于０，或者Ｎｄ、Ｌａ、Ｐｒ同时都为０，其余为Ｍｇ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张奎，李兴刚，刘显东，米绪军，熊柏青，左宏卿，李永军，罗萍，郝永辉，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]