[发明专利]一种导热镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热性好而且强度高的镁合金及其制备方法，属于金属 材料领域。

背景技术

航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料，既要求优良的导热 性能，同时还必须具有密度小、强度高。因此，高强度、高导热镁合金具有 重要的应用背景。

纯镁的导热系数为155W.(m.K)^-1，强度大约为10MPa左右；合金化后， 强度大幅度提高，导热系数显著降低。例如根据美国镁及合金手册(ASM Specialty Handbook：Magnesium and magnesium Alloys)，含铝、锌的镁 合金AZ81，其抗拉强度为275Mpa、20℃时的导热系数为51.1W.(m.K)^-1； 稀土镁合金WE43，其强度为250Mpa、20℃时的导热系数为51.3W.(m.K)^-1； 含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205Mpa、20℃时的导热系数为 123.1W.(m.K)^-1；含锌、铜的镁合金ZC63，其抗拉强度为210Mpa、20℃时 的导热系数为122W.(m.K)^-1；含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为 260Mpa、20℃时的导热系数为113W.(m.K)^-1。

目前已有的镁合金，导热率高的比如ZE41、QE22，其强度都小于265Mpa； 而强度较高的比如AZ81、WE43，其导热率都小于55W.(m.K)^-1。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金，该镁合金材 料在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)^-1，抗拉强度为265～380Mpa、 屈服强度为210～355Mpa。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系 统结构材料。

本发明的另一个目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金零部 件或材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高强度导热镁合金，该镁合金的成分含量为：Zn的含量为1～ 6.5wt％，Si的含量为0.2～2.5wt％，其余为Mg。

在本发明的高强度导热镁合金中，所述的Zn的含量优选为3.5～ 5.5wt％。

在本发明的高强度导热镁合金中，所述的Si的含量优选为0.5～ 1.5wt％。

一种制备本发明的高强度导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤：

(1)、以纯镁锭作为镁合金中的镁元素的原料，以纯Zn锭作为镁合金 中的锌元素的原料，以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的Si 元素的原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比称取相应的原料；

其中，在以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的硅元素的原 料中，在镁合金中的Si的含量为0.2～0.5wt％(不含0.5wt％)(即Si含量小 于0.5wt％)的情况下，原料采用Mg-Si中间合金；在镁合金中的Si的含量 为0.5(含0.5wt％)～2.5wt％(即Si含量大于等于0.5wt％)的情况下，原 料采用纯Si颗粒；

(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中， 在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～780℃，将熔液 表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止 镁燃烧；

(3)、将预热炉升温到160～380℃，将纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si 中间合金在预热炉中预热到100～380℃，然后分别将预热后的纯Zn锭，和 纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金没入镁熔液中，便于纯Zn锭和纯Si颗粒或 者Mg-Si中间合金的溶解和扩散；

(4)、将镁熔液温度控制在670～780℃，待纯Zn锭，以及作为镁合金 中的硅元素的原料的纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金完全熔解并均匀分布在 镁熔液中，成为镁合金熔液；将镁合金熔液在685～750℃保温15～60分钟之 后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调 整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；