[发明专利]一种超薄壁部件用高韧性高导热镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄壁部件用高韧性高导热镁合金，该镁合金的成分含量如下：Al为3.6~4.6 wt.%，RE为4.5~5.5 wt.%，Mn为0.15~0.40 wt.%，Zn为0.10~0.50 wt.%，其余为Mg及不可避免的杂质元素，总的杂质含量小于0.1 wt.%。以纯Mg锭、RE中间合金、Mg‑Al中间合金或纯Al锭、Mg‑Mn中间合金或Mn粉、Mg‑Zn中间合金或金属Zn为原料制成镁合金，重熔之后进行压铸成型得到超薄壁部件，可压铸最薄处为0.25mm厚的部件。本发明的镁合金在室温下，该合金导热系数可达到110W/(m•k)，压铸态试棒的抗拉强度可达到260Mpa，屈服强度可达到160Mpa，延伸率可达到13%。

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，具体涉及一种超薄壁部件用高韧性高导热镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

通讯、汽车及3C产品上使用的散热材料不仅仅是要有较高的导热性能，而且还要强度高、韧性好、耐腐蚀、成本低。目前散热材料主要是铝合金以及铜合金等。纯镁常温下导热系数为156W/(m•k)，纯铝常温下导热系数为237W/(m•k)，镁合金的导热系数约为铝合金的65.82%，而镁合金的比重约为铝合金的64.07%，由此可推断，同等重量的镁合金散热性能稍优于铝合金。镁进行合金化后，合金元素的加入均会降低镁的导热系数，加入合金元素不同，其降低程度不同，总体呈下降趋势，且随合金元素含量的增加，镁合金的导热系数显著降低。一般认为，由于合金元素的加入，会破坏镁原子的周期性排列，即与镁形成固溶体或第二相，不管是形成间隙固溶体还是置换固溶体，由于加入的合金元素与镁的原子体积不同，会导致晶格的畸变，使其对电子的散射作用增强，阻碍电子在晶格内的自由运动，减小电子的平均自由程，从而降低镁合金的导热系数。商用镁合金Mg-Al系AM60B、AZ91D综合性能较好得到广泛运用，但其室温导热系数均较低，AM60B室温导热系数约为62 W/(m•k)，而AZ91D室温导热系数仅为50 W/(m•k)。Mg-Al系合金中铝元素可以通过固溶强化及析出强化改善合金的强度和耐蚀性，并对合金的铸造性能有利。但在常用合金元素中，铝元素对镁合金的导热系数影响最大，由于铝与镁的原子半径相差较大，导致晶格畸变也大，从而对镁合金的导热系数的降低程度影响也较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种高韧性和高导热且流动性好的镁合金，该镁合金材料在室温下的导热系数可达到110W/(m•k)，压铸态试棒的抗拉强度可达到260Mpa，屈服强度可达到160Mpa，延伸率可达到13%，可用于通讯、汽车及3C领域中散热系统结构材料与高导热超薄壁部件。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种超薄壁部件用高韧性高导热镁合金的成分如下：

RE的含量为4.5~5.5 wt. %，所述RE选自La、Ce、Pr、Nd中的一种或任意两种或任意三种或四种；

Al的含量为3.6~4.6 wt. %；

Mn的含量为0.15~0.40 wt. %；

Zn的含量为0.10~0.50 wt. %；

其余为Mg及不可避免的杂质元素。

稀土元素首先可以净化熔体，还可改善熔体的流动性，提高合金的可铸造性能。第二，添加稀土可通过成分过冷及稀土第二相作为异质形核点的方式对熔体在凝固的过程中产生晶粒细化效果。并且镁合金中加入RE会使合金的导热系数显著增加，因为Al在Mg中的固溶度很大，两者原子半径相差较大，易造成晶格畸变，导致电子运动受阻，而导热主要依靠电子运动来传递，所以固溶的Al原子会严重影响材料的导热，然而RE可优先与Al进行反应生产Al₁₁RE₃二次相，从而将固溶在镁合金中的Al析出，减少镁合金中固溶的Al原子，从而起到提高导热的作用。