[發明專利]具備優異鑄造性能和傳熱性能的單相α鎂鋰合金

在審

• 申請號: 201711438256.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108070761A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C1/02;C22F1/06;C22F1/02
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本發明公開了一種具備優異鑄造性能和傳熱性能的單相α鎂鋰合金及其加工工藝。按照重量百分比，該合金的成分為：Li:3.5?4.2wt.%,In:1.6?1.8wt.%,Si:2.3?4.6wt.%,Sn:0.6?0.8wt.%，Re:0.2?0.3wt.%,Ti:0.4?0.6wt.%,Th:0.1?0.2wt.%,Gd:0.2?0.3wt.%,余量為鎂。該壓鑄用鎂鋰合金具有傳統鎂鋰合金不具備的高導熱性能。使得合金在發熱量大，且需要器件輕量化的場合有了進一步的具體應用，便于工業化大規模應用。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鎂鋰合金。

背景技術

鎂鋰合金是通過在金屬鎂中添加鋰和其它少量合金元素形成的新型合金。理論上，鎂和鋰的密度分別為1.73和0.53g/cm3。根據合金成分的不同，鎂鋰合金的密度可以設計在0.97-1.3g/cm3范圍內變化。最輕的可以漂在水上，成為水上漂浮的合金。鎂鋰合金是鎂合金發展的一個突破點，處于鎂合金研究和產業化的前沿，被稱為未來最為綠色環保的革命性金屬材料。根據鋰含量和組織不同，鎂鋰合金可分為三類：含鋰量低于5.5wt.%的合金，其組織為鋰溶于hcp鎂中的固溶體(α相)；含鋰量大于10.2 wt.%的合金，其組織為均勻的bcc固溶體(β相)；含鋰量介于5.5-10.2 wt.%的合金，其組織為α+β相。

鎂鋰合金材料具有低密度、高比強度、高塑性等特點，是當今世界上最輕的金屬結構材料。可部分替代目前應用于航空、航天領域的鋁材及其它鋁合金材料，在航空、航天、軍工、民用等領域具有廣泛的應用前景。鎂鋰合金的另一特點是有良好的塑性加工成形性能，可進行冷加工。此外，鎂鋰合金還具有各向異性不明顯和沖擊韌性好等優點，并能抗擊高能粒子穿透。近幾年，鎂鋰合金研究和產業化的進展十分顯著。鎂鋰合金已進入汽車制造領域，運用于方向盤、儀表盤等。此外，如通訊基站、散熱片、照相機三腳架等，用鎂鋰合金制造能減輕很多重量。在筆記本液晶屏幕框架、背面殼體、鍵盤框殼等零件上使用鎂鋰合金，可以在不減少零部件的強度下，減輕整體重量。由于鎂鋰合金良好的冷加工性能，可以實現室溫沖壓成型，減少加工程序，提高效率，保證精度。鎂鋰合金是制造輕量化零部件的最佳材料，未來的應用會越來越廣泛。可以預計，便攜性、輕量化、環保型的鎂鋰合金產品將進入人們的生活，是筆記本電腦、手機及數碼相機等實現輕量化的電子產品不可缺少的材料。

國際上通過合金化技術，凝固方式以及制備相關復合材料等手段不斷深入提高合金的綜合性能和加工技術，使得合金的生產成本不斷降低和相關性能持續提高。但是，現有的鎂鋰合金鑄造性能和傳熱性能還不夠。在壓鑄條件下，最小鑄造的孔徑大于1.5mm。在常溫附近傳熱系數維持在80W/m﹒K左右。嚴重地制約了該類合金在航空航天，電子，軍工上的進一步應用。進一步提高鎂鋰合金的鑄造性能和傳熱性能，是增加鎂合金相關產業化進行良性循環的快速軌道。

人們不斷追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳組合的來滿足日益提升的要求。目前，在歐美、日本等發達國家已經通過幾十年的努力對鎂鋰合金材料進行了多方位的創新。我國所需要的高端鎂鋰合金也多從德國，瑞典等發達國家進口。開發具備特殊性能鎂鋰合金有兩種方法，一種是加入合金元素通過固溶強化來強化基體，另一種是通過加入第二相強化相形成鎂鋰基復合材料。隨著我國工業的快速發展，開發新型壓鑄用高導熱的鎂鋰合金已成為必然。

鎂鋰合金最大的特點是在冶煉過程中熔體容易氧化燒，生成疏松的氧化膜和氮化膜。這種不致密的熔體表面化合物膜不能阻止氧氣和氮氣向熔體表面的擴散，導致了鋰在合金熔體在熔煉過程中的不斷氧化和消耗。因此，鎂鋰合金的冶煉中一般采用氬氣保護的方法來進行合金制備。該方法不同程度地存在著成本偏高，鑄件易產生熔劑夾雜、設備復雜等缺點。因此使鎂鋰合金的研制、開發與應用受到了限制。因而在急需大規模使用鎂鋰合金的工業和國防領域，一直存在著現有產量少，工藝繁瑣，成本高等急需克服的現狀。