【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁合金材料成型，特别涉及一种高强韧高导热耐热镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、镁是常见工程应用中最轻的金属材料，其密度为1.738g/cm3，约为铝的2/3、钢的1/4，与铝合金和钢相比具有比强度高、比刚度高的优势。同时，镁合金的导热性能、电磁性能、阻尼性能均十分优异，因此，被认为是一种极具发展前景的结构-功能一体化材料。正因为镁合金具有诸多优势，镁合金在航空航天、轨道交通、汽车零部件及3c产品等领域具有广泛的应用前景。
2、纯镁室温下的热导率约为154.5w/(m·k)，但是拉伸屈服强度仅为21mpa，需经过合金化后才能作为结构材料使用。然而经过合金元素的添加，会使材料热导率显著降低，如常用压铸镁合金az91d(mg-9al-1zn)的热导率仅为51.2w/(m·k)。另外，在如3c产品壳体及汽车电驱壳体等领域，不仅要求镁合金具有优异的导热/散热性能，还需要其具有耐高温性能以适应产品服役环境，而压铸az91d在175℃时的屈服强度仅为90mpa，已经无法满足产品需求。因此，3c及汽车零部件领域对于镁合金的强韧性、导热/散热性及耐高温性能有极大的要求，现有镁合金已无法满足产品高性能要求。
3、中国专利cn110819863b公开了“一种低稀土高导热镁合金及其制备方法”，制备出了一种mg-gd-er-zn-zr铸造镁合金，其化学成分质量百分比为：gd：5.0～7.0％，er：0.5～2.0％，zn：3.0～7.0％，zr：0.5～1.0％，其余为mg。该合金的室温屈服强度达到173mpa，伸
4、镁合金产品成型工艺分为变形与铸造两大类，变形镁合金具有优异的力学性能，但需要常规的挤压、轧制、锻造等工艺，整体工艺复杂，成本较高，且无法制备结构外形复杂的镁合金产品，因此，70％以上的镁合金产品仍为铸造镁合金。压铸是应用最广泛的一种镁合金铸造工艺，其具有制造成本低廉，且可以成型复杂结构产品的优势，但是压铸产品内部孔隙率较高，导致产品力学性能下降。
5、半固态注射成型技术是一种比压铸技术更具潜力的镁合金铸造类成型技术，它是将处于半固态的镁合金浆料搅拌均匀后喷射充型模具以形成产品。与传统压铸镁合金产品相比，半固态触变注射成型镁合金孔隙率低，组织致密，力学性能及导热性能更加优异，同时具有较高的尺寸稳定性，极大地避免了后续的二次加工。
6、中国专利cn109136699b公开了“高导热镁合金、逆变器壳体、逆变器及汽车”，制备出mg-al-zn-mn-la-ce-nd-sr-cu铸造镁合金，其化学成分质量百分比为：al：2.0～4.0％，mn：0.1～0.3％，la：1.0～2.0％，ce：2.0～4.0％，nd：0.1～1％，zn：0.5～2％，ca：0.1～0.5％，sr：0.1％，cu≤0.1％，其余为mg。该合金的热导率大于110w/(m·k)，但是屈服强度小于160mpa，伸长率为5％。虽然该铸造镁合金具有较高的热导率，但是屈服强度低，且未提及耐热性能，不能满足于散热系统结构材料的高强韧、高导热要求。
7、中国专利cn105779838a公开了“一种高导热压铸镁合金及其制备工艺”，制备出mg-zn-re-ca-mn压铸镁合金，其化学成分质量百分比为：zn：8.0～13.0％，ca：0.1～1.0％，mn：0.1～1.0％，la：0～1.0％，ce：0～1.0％，其余为mg。该合金的热导率≥102w/(m·k)，屈服强度≥150mpa，伸长率≥3.5％。该合金导热性能优异，但常规力学性能并未显著优于常规压铸镁合金az91，且未提及高温力学性能。
8、现有技术中，公开文献“az91d镁合金半固态触变注射组织与工艺研究”，制备出mg-al-zn半固态注射成型合金，其化学成分质量百分比为：al：8.3％，zn：0.54％，mn：0.14％，其余为mg。该合金的热导率小于60w/(m·k)，屈服强度未提及，伸长率约为8％。该合金无法同时兼顾优异力学性能与导热及耐热性能，应用领域受限。
9、近年来3c产品外壳、新能源汽车电机壳体及压缩机壳体等产品，在轻量化的同时需要兼顾优异的导热性能和力学性能，同时为了保证产品具有高的工作稳定性和使用寿命，产品材质还需要具有耐高温性能。另外，这类产品通常具有复杂外形结构，考虑到成本因素，铸造成型工艺是理想选择。但是，目前常用商业压铸镁合金如az91d热导率仅有51.2w/(m·k)，175℃时的屈服强度仅为90mpa，无法满足镁合金产品需求，因此急需开展新型镁合金成分设计及新型成型技术研究，以发展高强韧、高导热、耐热镁合金产品。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高强韧高导热耐热镁合金及其制备方法，解决现有镁合金无法同时兼顾高力学性能、高导热性能和耐热的问题；该镁合金的室温热导率为110～120w/(m·k)，屈服强度为160～180mpa，伸长率为8～12％；175℃高温屈服强度为120～130mpa，高温伸长率为20～25％，且可制造结构复杂的镁合金产品；另外，本专利技术工艺成本低廉，便于规模化量产，可广泛用于制备3c产品、汽车零部件领域的散热/导热组件。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种高强韧高导热耐热镁合金，其成分重量百分比为：al：3.0～5.0％，zn：0.5～1.0％；re：1.0～4.0％，y：0.5～1.0％,ca：1.0～2.0％，mn：0.01～0.5％，al/ca：>1.5，其中re为la或ce中的一种或两种，余量包含mg以及不可避免的杂质。
4、本专利技术所述镁合金的室温热导率为110～120w/(m·k)，室温屈服强度为160～180mpa，室温伸长率为8～12％；175℃高温屈服强度为120～130mpa，高温伸长率为20～25％。
5、在本专利技术所述高强韧高导热耐热镁合金的成分设计中：
6、通过在mg基体中添加适量配比的异种原子，并以第二相强化的方式提高镁合金的室温力学性能，异种元素以第二相形式存在时，对镁合金热导率的负面影响远远低于以固溶原子存在时对热导率的影响，从而使镁合金力学性能得到强化的同时，镁合金仍能保证具有较高的热导率。另外，异种元素在mg基体中形成的第二相具有非常高的熔点，可以有效阻止温度升高时晶界的滑移与扩散，对晶界起到很好的钉扎效果，从而提高了镁合金的高温力学性能。
7、本专利技术的成分设计采用mg-al-re-zn-y-ca-mn合金体系，通过合理设计al和re(la或ce)、ca、mn，形成强化相al11re3、al2ca、al8mn5第二相。当al/ca质量分数比大于1.5时会形成大量的弥散第二相al2ca，其余多数铝元素与re形成强化第二相al11r本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强韧高导热耐热镁合金，其成分重量百分比为：Al：3.0～5.0％，Zn：0.5～1.0％，RE：1.0～4.0％，Y：0.5～1.0％,Ca：1.0～2.0％，Mn：0.01～0.5％，Al/Ca＞1.5，其中RE为La或Ce中的一种或两种，余量包含Mg以及其它不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强韧高导热耐热镁合金，其特征在于，余量为Mg以及其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的高强韧高导热耐热镁合金，其特征在于，所述镁合金的室温热导率为110～120W/(m·K)，室温屈服强度为160～180MPa，室温伸长率为8～12％；175℃高温屈服强度为120～130MPa，高温伸长率为20～25％。
4.如权利要求1～3任何一项所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方法，其特征是，步骤2)中，所述镁合金熔剂为RJ-2熔剂、RJ-3熔剂或RJ-5熔剂，优选RJ-2熔剂。
6.如权利要求4所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方
7.如权利要求4或6所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方法，其特征是，步骤2)中，精炼时间为10～15min。
8.如权利要求4所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方法，其特征是，步骤3)中，所述镁合金粒子的粒径为0.3～0.6mm。
9.如权利要求4所述的高强韧高导热耐热镁合金的制备方法，其特征是，步骤4)中，所述半固态浆料的固相率控制在体积百分数5～30％。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧高导热耐热镁合金，其成分重量百分比为：al：3.0～5.0％，zn：0.5～1.0％，re：1.0～4.0％，y：0.5～1.0％,ca：1.0～2.0％，mn：0.01～0.5％，al/ca＞1.5，其中re为la或ce中的一种或两种，余量包含mg以及其它不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的高强韧高导热耐热镁合金，其特征在于，余量为mg以及其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的高强韧高导热耐热镁合金，其特征在于，所述镁合金的室温热导率为110～120w/(m·k)，室温屈服强度为160～180mpa，室温伸长率为8～12％；175℃高温屈服强度为120～130mpa，高温伸长率为20～25％。
4.如权利要求1～3任何一项所述的高强韧高导热耐热镁合金...
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