【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁合金材料，具体涉及一种高强韧高导热变形镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、在节能减排和追求轻量化的大时代背景下，新能源汽车和3c产业对兼具高导热和高强度的结构-功能一体化镁合金材料的需求日益增加。
2、目前，普遍商用的az系变形镁合金强度低导热性能差，屈服强度不超过180mpa，抗拉强度不大于300mpa，延伸率在10％左右，热导率低于60w(m·k)-1，限制了其大规模应用。
3、因此，开发具有高强度、高塑性以及高导热的变形镁合金及其制备方法，对于扩大镁合金在3c及新能源汽车产品等需要高性能散热结构材料领域的应用，具有极其重要的意义。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种高强韧高导热变形镁合金及其制备方法，在金属镁中掺杂al、zn、ce、la、y元素，通过熔融处理使各元素之间相互反应形成alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物，消耗了大量的合金元素，保证镁基体中低固溶原子含量，实现高导热；再通过挤压、轧制以及热处理等手段细化晶粒尺寸以及alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物，提高镁合金的强度和塑性，得到高强韧高导热变形镁合金。
2、本专利技术提供了一种高强韧高导热变形镁合金，包括：按质量分数计，该镁合金的化学成分为：al:2wt％～5wt％，zn:3wt％～5wt％，ce:1wt％～3wt％，la:0.5wt％～1.5wt％，y:0.2wt％～1wt％，余量为mg以及不可避免的杂质；所述镁合金经
3、所述不可避免的杂质包括：si、fe和mn，其中，si、fe＜0.005wt.％；mn＜0.01wt.％。
4、优选的，所述变形镁合金中元素ce和元素la的质量比为1.8～2.2：1；
5、进一步地，所述元素ce与元素la的质量之和与元素y的质量比为2.5～3.5:1；
6、本专利技术技术方案限定了元素ce和元素la的质量比为1.8～2.2:1，进一步优化了alx(ce/la)zny金属间化合物组成，细化金属间化合物尺寸；限定了元素ce与元素la的质量之和与元素y的质量比为2.5～3.5:1，进一步优化了alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物体积分数配比，细化金属间化合物尺寸。
7、本专利技术技术方案选择了al:2wt％～5wt％，zn:3wt％～5wt％，ce:1wt％～3wt％，la:0.5wt％～1.5wt％，y:0.2wt％～1wt％，余量为mg以及不可避免的杂质进行挤压、轧制以及热处理手段进行加工，大量合金元素进行相互反应形成alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物，使基体中固溶原子含量低保证高导热。
8、本专利技术另一个目的提供了一种高强韧高导热变形镁合金的制备方法，包括：
9、(1)准备变形镁合金原料：所述镁合金原料包括mg锭、al锭、zn锭、mg-ce中间合金、mg-la中间合金以及mg-y中间合金；
10、优选的，步骤(1)所述变形镁合金原料中各组成元素的质量浓度为：al：2wt％～5wt％，zn：3wt％～5wt％，ce：1wt％～3wt％，la：0.5wt％～1.5wt％，y：0.2wt％～1wt％，余量为mg以及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质包括si、fe和mn，其中，si、fe＜0.005wt.％；mn＜0.01wt.％；
11、(2)熔融铸造：在炉具内冲入保护气体，将步骤(1)中mg锭放入炉内的坩埚中，升温至完全熔化，继续升温，依次加入所述al锭、zn锭、mg-ce中间合金、mg-la中间合金以及mg-y中间合金，直至变形镁合金原料完全熔化，降温，搅拌均匀，得到镁合金熔体；将所述镁合金熔体进行精炼处理后，进行浇铸得到镁合金铸锭，对所述镁合铸锭进行切割得到待挤压材料；
12、(3)挤压：设置挤压条件，按照所述挤压条件将待挤压坯料进行挤压获得挤压镁合金棒材；
13、(4)轧制：将步骤(3)所述挤压镁合金棒材依次进行切割和冷轧，获得轧制镁合金板材；
14、(5)热处理：将步骤(4)所述的轧制镁合金板材进行退火处理，获得高强韧高导热变形镁合金；
15、优选的，所述保护气体为sf6+n2气体；
16、所述升温温度为680～710℃，所述继续升温的温度为710～730℃；所述降温温度为680～690℃；
17、所述升温速率和降温速率为5～10℃/min；
18、本专利技术技术方案中加入mg-ce中间合金、mg-la中间合金以及mg-y中间合金达到细化晶粒尺寸的目的，形成富al、稀土、zn的金属间化合物消耗合金元素，降低镁基体固溶原子含量提高导热，同时，促进形成alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物消耗大量合金元素，降低镁基体固溶原子含量，保证高导热。
19、本专利技术一个实施例中，将所述镁合金熔体进行精炼处理后，进行浇铸得到镁合金铸锭，对所述镁合铸锭进行切割得到待挤压材料，具体步骤包括：
20、在所述镁合金熔体中充入高纯ar气精炼处理；精炼结束后，静置，捞净表面浮渣后，将精炼后的镁合金熔体浇入预热后的模具中，得到镁合金铸锭，冷却，将镁合金铸锭进行切削，得到待挤压坯料；
21、进一步的，所述精炼处理的时间为5～10min，静置时间为20～30min；
22、进一步的，所述模具的预热温度为200～250℃；所述模具为不锈钢模具，所述不锈钢模具为圆柱形，直径为90mm；所述待挤压坯料的为80～85mm；
23、本专利技术一个实施例中，所述挤压条件包括：挤压温度、挤压速度、挤压比；
24、所述挤压温度为270℃～300℃；所述挤压速度为0.5m/min～1m/min；所述挤压比为20:1～30:1；
25、示例性的，将挤压模具进行在270℃～300℃下预热2～4h，
26、将步骤(2)中所述的待挤压坯料在270℃～300℃下2～4h预热；将预热后的待挤压坯料放入预热后的挤压套筒中，按照挤压比将待挤压坯料进行挤压获得挤压镁合金棒材。
27、本专利技术一个实施例中，所述冷轧的每道次压下量为0.1mm～0.3mm，总压下量为30％～45％，轧制速度为5～10m/min；
28、所述退火处理的温度为175℃～210℃，退火处理的时间为20min～70min。
29、本专利技术技术方案中通过控温(挤压温度270℃～300℃)、控速(挤压速度0.5m/min～1m/min)、控挤压比(挤压比20:1～30:1)挤压后得到的挤压镁合金棒材中形成的粗大alx(ce/la)zny和alxy金属间化合物破碎成细小的颗粒，同时热挤压过程中动态再结晶发生使晶粒细化；再通过冷轧后alx(ce/la)zny和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，按质量分数计，包括Al:2wt％～5wt％，Zn:3wt％～5wt％，Ce:1wt％～3wt％，La:0.5wt％～1.5wt％，Y:0.2wt％～1wt％，余量为Mg以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，所述变形镁合金中元素Ce和元素La的质量比为1.8～2.2:1。
3.根据权利要求1所述的高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，所述元素Ce与元素La的质量之和与元素Y的质量比为2.5～3.5:1。
4.一种高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述镁中间合金包括Mg-Ce中间合金、Mg-La中间合金和Mg-Y中间合金。
6.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述升温温度为680～710℃；所述继续升温的温度为710～730℃。
7.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述挤压
8.根据权利要求7所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述挤压温度为270℃～300℃。
9.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述冷轧的每道次压下量为0.1mm～0.3mm。
10.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为175℃～210℃。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，按质量分数计，包括al:2wt％～5wt％，zn:3wt％～5wt％，ce:1wt％～3wt％，la:0.5wt％～1.5wt％，y:0.2wt％～1wt％，余量为mg以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，所述变形镁合金中元素ce和元素la的质量比为1.8～2.2:1。
3.根据权利要求1所述的高强韧高导热变形镁合金，其特征在于，所述元素ce与元素la的质量之和与元素y的质量比为2.5～3.5:1。
4.一种高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的高强韧高导热变形镁合金的制备方法，其特征在于，所述镁中间合金包括mg-...
【专利技术属性】
技术研发人员：荣建，王慧远，王璟，柴荣，苑向阳，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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