[发明专利]一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法，所述镁合金材料由如下重量百分含量的组分组成：Zn：1.6～1.8wt％；Mn：0.4～0.9wt％；Y:0.2～0.7wt％；杂质：<0.2wt％；余量为Mg；所述方法包括：铸锭、均匀化退火处理、挤压成型和固溶时效。本发明的镁合金材料合金添加除镁以外合金成分较少，成本相对低廉；经过挤压与热处理之后热导率在常温下都达到130W/m.K以上，满足工程材料对导热的要求，且抗拉强度都在250MPa以上，满足镁合金应用的力学性能的要求。

技术领域

本发明涉及镁合金材料技术领域，特别涉及一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法。

背景技术

我国是镁资源大国，镁储量居世界首位。已探明菱镁矿储量27亿吨，白云石储量70亿吨以上。自从我国自主技术皮江法提炼镁技术普及以后，我国利用矿产资源以及煤炭能源优势，成为原镁生产大国和出口大国，年产量80％以上的镁出口到国际市场。目前我国在产镁能力、产镁量、出口量方面均居世界前列，已是世界镁生产大国，但远远不是镁业强国，镁生产厂家多，规模小，产品规格单一，仅为简单的纯镁生产，下游深加工企业产品应用领域不宽，特别是镁加工业还相当落后。

现有的镁合金制品难以保证镁合金制品的光洁平整的表面质量要求，也难以满足复杂镁制品的高强韧高导热性能的要求，镁合金较低的成品率成为镁制品企业生产能力以及生产成本的重大制约因素。镁制品行业迫切希望我国能自主研究开发和应用适用航天航空仪表外壳以及3C产品外壳的高强韧、高导热镁合金，显著提高成形的良品率和镁制品的质量，满足镁制品的材料性能要求，取得重大经济效益，并能更好地保证我国生产的航天航空仪表外壳以及3C产品外壳镁制品在国际市场上具有高表面质量、低成本的创新优势，摆脱外资控制。

纯镁的导热率为155W/m.K，超过了航天航空仪表外壳对材料的导热要求,然而其力学性能非常低,很难达到150MPa以上。通过合金化并结合相应的工艺和热处理，可以大幅度的提高合金的力学性能,但是不可避免的导致合金的导热率不同程度的降低。因此通过系统的研究，设计开发一种新的高导热高强韧镁合金很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法，该材料是在镁基体中添加Zn、Mn和Y三种元素，具有优异的导热性能和机械性能。

纯镁的导热率为155W/m.K，添加任何元素到Mg基体中必定会降低合金的导电率和导热率。因为合金元素固溶于镁基体中,会造成镁的晶格畸变,使自由电子定向流动过程中产生波散射，降低合金的导电率和导热率；如果在镁中加入引起镁晶格畸变不大的元素，对镁的电导率和导热率的影响相对较小。经过高温固溶处理，随后变形加时效，合金元素呈弥散相析出，镁基体合金溶质元素降低，取得强度和导热性能的平衡，也可以提高镁的电导率和导热率。因此，时效析出强化法是开发和制备高导热镁合金的重要合金化思路。

Zn元素既是时效强化型合金元素，同时又与Mg基体原子半径相近，引起镁晶格畸变不大，所以Mg-Zn合金的导热性能较高，因此本申请选择Mg-Zn合金作为高导热镁合金的主要合金元素，在保证导热性能的基础上尽量提高合金的力学性能，最终达到工程材料对性能的要求。由于在合金中添加了Mn和Y两种元素，形成高强高韧锰质点和镁锌钇三元相，增强热变形热处理固溶时效的效果，提高合金的强韧性和耐热抗蠕变性能，满足合金的力学性能要求。在导热系数测试中，该合金在常温下达到135W/m.K以上，抗拉强度250MPa以上，达到了工程材料对导热和力学性能的要求。本发明提供的热变形热处理工艺，可使合金弥散析出第二相，减少晶格畸变，提高合金导热性能。

本发明提供的高导热高强韧镁合金材料，由如下重量百分含量的组分组成：Zn：1.6～1.8wt％；Mn：0.4～0.9wt％；Y:0.2～0.7wt％；杂质：&lt;0.2wt％；余量为Mg。