[發明專利]高強高導熱鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202010872624.8
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112030048B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 霍慶歡;馮慧娟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22F1/06;C22C23/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 朱偉雄

本發明提供一種高強高導熱鎂合金，按質量％計，含有0.05～1.0％的元素X和0.2～1.5％的元素Y，元素X為鈷、銦、錳、銻和鍶中的一種或兩種以上，元素Y為鈣、銅和鎳中的一種或兩種以上，且所述元素X與所述元素Y的質量比為1以下；本發明還提供一種高強高導熱鎂合金的制備方法。本發明的鎂合金成本低、同時兼備高強度、高抗疲勞性與高導熱性能，本發明的制備方法工藝設計合理、設備要求簡單、操作方便、成本低、效率高，能夠穩定得到沿徑向對稱的梯度組織微觀結構、兼備高強度、高抗疲勞性與高導熱性的鎂合金。

技術領域

本發明屬于有色金屬材料及加工技術領域，涉及一種高強高導熱的鎂合金及其制備方法，具體涉及的是一種沿徑向含對稱梯度組織微觀結構，同時具備高強度、高抗疲勞性和高導熱性的微合金化鎂合金棒材或線材及其制備方法。

背景技術

鎂合金是目前最理想的輕量化結構材料，在國防軍工、交通運輸和3C產品等領域有著巨大的應用潛力。然而，在電子元器件與大型結構件的散熱方面，現有鎂合金尚不能滿足強度高與導熱快的使用標準，其原因有如下兩點：第一，純鎂的室溫熱導率為156W/(m·K)^-1，僅次于銅和鋁，但純鎂的力學強度極低，其屈服強度很難超過100MPa，疲勞極限則更是低于50MPa；第二，純鎂經高合金化和晶粒細化后，力學強度得到大幅提升，但高合金化會引起固溶元素增多、晶界畸變程度增強，晶粒細化會引起晶界密度增多、電子和聲子被衍射的頻率增加，從而嚴重損害熱導率，往往不足70W/(m·K)^-1。因此，亟需解決鎂合金強度與導熱性的矛盾，制備出同時具備高強度與高導熱性能的鎂合金，滿足工程領域的迫切需求。

發明內容

本發明要解決的問題是克服現有技術的缺陷，提供成本低、同時兼備高強度、高抗疲勞性與高導熱性能的鎂合金，還提供工藝設計合理、設備要求簡單、操作方便、成本低、效率高，能夠穩定得到沿徑向對稱的梯度組織微觀結構、兼備高強度、高抗疲勞性與高導熱性的鎂合金的制備方法，本發明制備的鎂合金沿徑向含對稱的梯度組織微觀結構，由心部至表層，其晶粒逐漸減小，微量的元素X的偏聚程度逐漸增大。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

高強高導熱鎂合金，按質量％計，含有0.05～1.0％的元素X和0.2～1.5％的元素Y，余量為Mg和不可避免的雜質，所述元素X為鈷、銦、錳、銻和鍶中的一種或兩種以上，所述元素Y為鈣、銅和鎳中的一種或兩種以上，且所述元素X與所述元素Y的質量比為1以下。

上述的高強高導熱鎂合金，優選地，所述元素X為鈷、銦、錳、銻和鍶中的任意一種；所述元素X的質量百分數為0.2～0.9％；

所述元素Y為鈣、銅和鎳中的任意一種；所述元素Y的質量百分數為0.2～0.9％。

上述的高強高導熱鎂合金，優選地，還含有微量的稀土元素；所述稀土元素的質量百分含量為0～0.9％。

上述的高強高導熱鎂合金，優選地，所述鎂合金沿徑向含對稱的梯度組織微觀結構，由心部至表層，其晶粒逐漸減小，且心部晶粒尺寸為10～20μm，表層晶粒尺寸小于10μm；

所述鎂合金的室溫屈服強度≥300MPa、抗拉強度≥350MPa、延伸率≥8％；

所述鎂合金具備室溫抗疲勞性能，在加載頻率為0.01～50Hz、絕對值最小應力與絕對值最大應力之比為0至1的疲勞循環條件下，鎂合金的疲勞極限≥180MPa；

所述鎂合金的室溫熱導率≥135W/(m·K)^-1。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種高強高導熱鎂合金的制備方法，包括以下步驟：