[发明专利]一种超高导热镁合金

说明书

本发明公开了一种超高导热镁合金，其由以下组分含量组成：Zn 0.01～1.0wt％，Cu 0.01～0.2wt％，Ag 0.01～0.095wt％，其余为Mg。本发明提供的超高导热镁合金是通过熔炼过程和后处理过程两步来制备。该镁合金在20℃条件下，导热率大于140W·(m·K)^‑1，抗拉强度大于305Mpa、屈服强度大于290Mpa，兼具了高导热和高强度的优点，可以用作新一代航空航天装备中的电源、电子器件的散热系统结构材料。

技术领域：

本发明涉及合金制备领域，具体的涉及一种超高导热镁合金。

背景技术：

随着航空航天的快速持续发展，对相关电源、电子器件的散热系统结构材料的导热性能要求越来越高，同时还必须具有密度小、强度满足服役要求。因此，超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100MPa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，含铝、锌的镁合金AZ81，20℃时的导热系数为51.1W·(m·K)-1，仅是纯镁的33％；稀土镁合金WE43，20℃时的导热系数为51.3W·(m·K)-1，也仅是纯镁的33％；目前已有的高导热镁合金，比如M1A、M1C、M2M、M2S、ME20M、ZM21M和ZM21N，最高导热率为127W·(m·K)-1，小于130W·(m·K)-1，约为纯镁的82％，距离超高导热镁合金尚有不小差距，因此，如何制得高导热和高强度兼得的镁合金成为镁合金广泛应用的关键。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种超高导热镁合金，其不仅具有优异的抗拉强度，且导热系数大于140W·(m·K)^-1。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：

Zn 0.01～1.0wt％，Cu 0.01～0.2wt％，

Ag 0.01～0.095wt％，其余为Mg。

作为上述技术方案的优选，Zn的含量为0.3～0.7wt％。

作为上述技术方案的优选，Cu的含量为0.07～0.15wt％。

作为上述技术方案的优选，Ag的含量为0.07～0.095wt％。

本发明提供的超高导热镁合金的制备方法包括以下步骤：

(1)以纯镁锭、纯Zn锭、电解铜、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金为原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比进行备料；

(2)将全部纯镁锭以尽量紧密的方式置于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680～750℃，清理熔液表面的浮渣；

(3)将预热炉升温到160～580℃，将纯Zn锭、电解铜、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；

(4)将预热后的纯Zn锭、电解铜、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于Zn、电解铜、Ag或者Mg-Ag中间合金的溶解和扩散；

(5)将镁熔液温度控制在700～710℃，待Zn、电解铜、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710℃下保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；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所述的镁合金的成分和含量；