[發(fā)明專利]一種低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010150073.4
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111218597B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭陽陽;任凌寶;范玲玲;張鈺雯茜;魯天惠;權(quán)高峰
• 申請（專利權(quán)）人: 成都天智輕量化科技有限公司
• 主分類號: C22C23/04
• 分類號: C22C23/04;C22C1/03;C22F1/06;C22F1/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金及其制備方法，屬于鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域。其化學(xué)元素組成質(zhì)量百分含量包括：Zn 3.0～6％、Mn 0.25～0.65％、Ca 0.15～0655％、La 0.05～0.45％，其余為Mg和不可避免雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量＝0.15％。本發(fā)明的低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金通過合理經(jīng)濟的成分設(shè)計，即避免采用較為昂貴的稀土合金元素進行添加，在生產(chǎn)過程中，優(yōu)化壓鑄工藝，以提高鎂合金的綜合力學(xué)性能和壓鑄性能，改善鎂合金的導(dǎo)熱率。具有較高的抗拉強度、屈強強度、高導(dǎo)性能和高延展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金及其制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金具有質(zhì)量輕、比強度和比剛度高以及良好的鑄造性能、電磁屏蔽和減震性能等特點，成為當(dāng)今工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用中增長速率最快的金屬材料。在航空航天、汽車、電子產(chǎn)品、國防軍事等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值和廣闊應(yīng)用前景。

隨著我國電子技術(shù)飛速發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)的高性能、微型化、集成化發(fā)展趨勢，使得電子器件的總功率密度和發(fā)熱量大幅地增加，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(shè)備、交通工具等產(chǎn)品散熱系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，既要求優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，同時還必須具有輕量化、高強度、便宜生產(chǎn)的特點，因此兼顧導(dǎo)熱性、力學(xué)性能和生產(chǎn)加工性能的輕質(zhì)導(dǎo)熱鎂合金材料有著不可替代的作用和重要的應(yīng)用背景。

純鎂室溫下的熱導(dǎo)率較高，約為157W/m*K，但強度太低，鑄態(tài)下的拉伸屈服強度約為21MPa。純鎂經(jīng)過合金化后，其強度顯著提高，但導(dǎo)熱系數(shù)通常明顯降低，如現(xiàn)有的商業(yè)合金Mg-3Al-1Zn(AZ31)合金的導(dǎo)熱系數(shù)為78W/m*K、Mg-9Al-1Zn(AZ91)合金的導(dǎo)熱系數(shù)為55W/m*K、Mg-6Al-0.5Mn(AM60)合金的導(dǎo)熱系數(shù)為61W/m*K，它們的導(dǎo)熱系數(shù)都遠低于純鎂的導(dǎo)熱系數(shù)。目前鎂合金散熱器基本都是采用上述熱導(dǎo)率較低的商業(yè)鎂合金，鎂合金的散熱效果還遠沒有充分發(fā)揮出來。

與鑄造鎂合金相比，經(jīng)過擠壓、鍛造、軋制等塑性成形方法加工的變形鎂合金具有更高的強度、更好的延展性，可以滿足更多樣化結(jié)構(gòu)件的需求。然而，由于鎂合金具有密排六方結(jié)構(gòu)，擠壓或軋制過程中很容易形成強基面織構(gòu)，導(dǎo)致鎂合金成形性和塑性差，并表現(xiàn)出力學(xué)性能各向異性和拉壓屈服不對稱性，這已成為阻礙變形鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題。

目前應(yīng)用最多的商用變形鎂合金系主要有AZ、AM、ZK系。AZ和AM系合金，價格便宜，但絕對強度和屈強比均較低，應(yīng)用受到限制；ZK系合金如ZK60，擠壓后屈服強度介于240～250MPa，抗拉強度達到325～340MPa，延伸率介于10～12％，但一般具有較強的變形織構(gòu)，合金拉壓對稱性較低。有研究表明，稀土元素的添加，可激發(fā)非基面滑移，從而達到弱化變形織構(gòu)并提高合金性能的目的，然而，僅僅通過添加稀土元素來弱化織構(gòu)時，如要得到顯著效果，所需的稀土含量往往比較高，因而大大增加了合金的成本。鑒于此，亟待開發(fā)一種價格低廉、強度高，拉壓不對稱性低，并具有高的延伸率、優(yōu)異的擠壓變形性能的綜合力學(xué)性能優(yōu)良的變形鎂合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金及其制備方法，制備價格低廉、強度高，拉壓不對稱性低，并具有高的延伸率、優(yōu)異的擠壓變形性能的綜合力學(xué)性能優(yōu)良的變形鎂合金。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金，其化學(xué)元素組成質(zhì)量百分含量包括：Zn 3.0～6.0％、Mn 0.25～0.65％、Ca 0.15～0.65％、La 0.05～0.45％，其余為Mg和不可避免雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量小于等于0.15％。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，上述低成本高導(dǎo)熱超高塑性鎂合金，其化學(xué)元素組成質(zhì)量百分含量包括：Zn 3.7～4.2％、Mn 0.4～0.5％、Ca0.2～0.4％、La 0.15～0.25％，其余為Mg和不可避免雜質(zhì)，雜質(zhì)總含量小于等于0.15％。