[发明专利]一种压铸用超薄壁部件高强高导热镁合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压铸用超薄壁部件高强高导热镁合金，该镁合金的成分含量如下：Zn为2.0~4.5wt.%，Cu为2.0~4.5wt.%，Mn为0.10~0.40 wt.%，Zr、Sr、Ca中的任意一种或任意两种或三种的总含量为0.05~1.0 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、纯Zn锭、Mg‑Mn中间合金或Mn粉、Mg‑Zr、Mg‑Sr、Mg‑Ca中间合金为原料制成镁合金，可压铸成型得到超薄壁部件，部件压铸最薄处为0.25mm。本发明的镁合金导热系数在130W/(m•k)以上，压铸态试棒的抗拉强度可达到300Mpa，屈服强度可达到200Mpa，延伸率可达到10%。

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法，具体涉及一种压铸用超薄壁部件高强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62W/(m•k)，而AZ91D室温导热系数仅为50W/(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。

目前文献可查的关于高强高导热压铸镁合金研究，有中国专利CN107164672 B公开了一种超高导热镁合金成分，合金含有0.01-1.0 wt% Zn，0.01-0.2 wt% Cu，0.01-0.095wt% Ag，其余为镁。该合金具有较高的导热系数（140W/(m•k)以上），但由于合金中含有银，材料成本较高，且此材料无法进行压铸，只能用于挤压，生产效率低，成本太高；中国专利CN107604228 B公开了高导热耐腐蚀压铸镁合金成分，合金含有3.5-5.0 wt% 铈，2.5-3.5wt% 铝，0.5 wt%锰，0.05 wt% 铍，其余为镁及不可避免杂质。该合金可进行压铸，但由于合金中含有稀土元素铈，成本较高，且此材料强度也偏低，导热系数仅为100W/(m•k)。中国专利CN109825751 A公开了一种高导热高力学性能镁合金成分，合金含有5.5-6.5 wt%锌，0.5-6.5 wt%铒，其余为镁及必不可少的杂质。钙合金具有较高的强度（屈服强度212Mpa）及导热系数（120W/(m•k)），但由于合金中含有高含量的铒元素，成本偏高，并且无法压铸，只能通过挤压后热处理才能达到以上性能。

国内外目前关于压铸用超薄壁部件高强高导热镁合金的成分设计报到较少，急需开展合金元素对镁合金流动性、强度、导热性能的影响规律及其机理方面的研究，发展新型高性能的高强高导热镁合金及其相关制备技术，满足用户市场对于压铸用超薄壁部件高强高导热镁合金的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种压铸用高强度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在130W/(m•k)以上，压铸态试棒的抗拉强度可达到300Mpa，屈服强度可达到200Mpa，延伸率可达到10%，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。