[發明專利]一種中高溫環境下使用的高熱導率鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201510091356.5
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104651689B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 潘復生;鐘麗萍;王永建;楊江;彭建
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發明提供一種中高溫環境下使用的高熱導率鎂合金及其制備方法，該鎂合金的成分含量為：Mn：0.20~1.20wt.%，Ce：0.05~0.85wt.%，不可避免雜質≤0.15wt.%，其余為Mg。其制備方法包括：以純鎂錠、鎂錳中間合金、鎂鈰中間合金為原料，將其熔化、合金化后制成坯錠，進行均勻化處理，采用擠壓、軋制等變形工藝加工成所需材料，再進行低溫時效處理。本發明所制備的鎂合金材料在90℃和250℃條件下，熱導率≥130W/m·K；室溫、90℃和250℃時的抗拉強度分別大于：300MPa、240MPa和150MPa。可以用作航空航天中的電子器件、LED散熱型材以及發動機外殼等散熱系統結構材料。

技術領域

本發明屬于有色金屬材料技術領域，尤其涉及一種在中高溫環境下使用的高熱導率、低成本的鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂合金作為目前最輕的金屬結構材料得到了極大的關注，這主要是由于鎂合金具有低密度、高比強度和比剛度、良好的電磁屏蔽性能和較高的熱導率。純鎂室溫下的熱導率為158 W/m?K，僅次于純銅和純鋁，使其在某些對材料力學性能和熱學性能同時要求的特殊領域具有巨大的發展潛力。

近年來我國電子技術飛速發展，電子產業的高性能、微型化、集成化發展趨勢，使得電子器件的總功率密度和發熱量大幅度增加，散熱問題越來越突出。尤其是對減重要求敏感的航空航天器件、便攜電器和通訊設備、交通工具等產品的散熱系統的復雜結構件，既要求導熱性能、力學性能、生產加工性能優良的輕質材料。在鎂合金的實際應用中，特別是在較高的服役溫度下，散熱問題成為一項關鍵的技術難題。例如，隨著大功率LED照明產業的快速發展，芯片所產生的熱流密度急劇增加從而導致芯片的溫度升高，嚴重影響了產品的使用壽命及出光效率。因此，散熱問題是大功率LED發展應用的瓶頸之一，為了使芯片的溫度保持在安全范圍之內，設計出同時兼具優異的導熱性能和較高的力學性能的，適合在中高溫環境下使用的高熱導率鎂合金，具有非常重要的研究和使用意義。

現有的適合在中高溫環境下使用的鎂合金材料比如WE43、AZ91和AS21，其熱導率分別為：51.3W/m·K、45.1W/m·K，68W/m·K，都不能滿足航空航天中的電器電源、電子器件、LED照明系統的散熱型材（工作溫度在90℃左右的中溫）以及發動機外殼（工作溫度在250℃左右的較高溫度）等散熱系統結構材料對鎂合金導熱性能的要求。

現有的研究報道和各國專利中亦未見到適合在中高溫環境下使用，室溫抗拉強度大于300MPa，且高溫性能良好的高熱導率鎂合金。例如中國專利CN100575522C和CN100513606C分別提出了導熱鎂合金及其制備方法，其化學成分：前者為1.5~11%Zn，0.5~5%Cu，0.15~1%Mn，0.1~2.5%Ag，其余為Mg，后者為2.5~11%Zn，0.15~1.5%Zr，0.1~2.5%Ag，0.3~3.5%Ce，0~1.5%Nd，0~2.5%La，0~0.5%Pr其余為Mg。兩者都含有稀土和貴金屬，成本較高，熱導率均大于120W/m·K，在室溫下也具有較好的強度，但是目前都沒有針對在中高溫環境中的熱導率和力學性能的報道。縱觀現有鎂合金材料，還沒有適合在中高溫環境下使用的能同時兼顧導熱性能、較高力學性能要求的鎂合金。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種在中高溫環境下兼具高熱導率和良好力學性能的鎂合金，解決現有鎂合金熱導率低，不能在中高溫條件下兼顧導熱性能和力學性能的要求的缺陷。

本發明的另一個目的是提供中高溫環境下使用的高熱導率鎂合金的制備方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種中高溫環境下使用的高熱導率鎂合金，該鎂合金的成分含量為：Mn的含量為：0.20~1.20wt.%；Ce的含量為：0.05~0.85wt.%；不可避免雜質≤0.15wt.%；其余為Mg。