一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金及其制備方法
【專利摘要】本發明具體為一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金及其制備方法，解決了現有商用鎂合金存在導熱系數差的問題。一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的：稀土元素3.5?6.5%，鋁2.0?4.0%，錳0.2?0.8%，鈣0.08?0.15%，余量為鎂錠及雜質。本發明澆鑄錠的導熱系數可達到112 W/(m?k)，擠壓棒材的抗拉強度可達到320Mpa，屈服強度可達到240Mpa，延伸率可達到13%，48h標準中性腐蝕試驗等級均≥9級，密度小于1.80g/cm3，該合金澆鑄錠在175℃/50Mpa條件下穩態蠕變速率不大于8.52×10?8s?1，100h總蠕變量不大于0.284%。
【專利說明】
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及鎂合金制備領域，具體為一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金及其制備方法。
【背景技術】
[0002]航空航天、通訊、汽車、3C及LED照明等產品上使用的散熱材料不僅僅要有較高的導熱性能，而且還要求強度高、耐腐蝕、成本低、高溫抗蠕變，特別是材料的輕量化。
[0003]目前散熱材料主要是鋁合金以及銅合金等。純鎂常溫下的導熱系數為156W/(m.k)，純鋁常溫下的導熱系數為237W/(m‘k)，鎂合金的導熱系數約為鋁合金的65.82%，而鎂合金的比重約為鋁合金的64.07%，由此可以推斷，同等重量的鎂合金散熱性能稍優于鋁合金。鎂進行合金化后，其強度大幅度提升，而合金元素的加入均會降低鎂的導熱系數，加入的合金元素不同，其降低程度也不同，總體呈下降趨勢，且隨合金元素含量的增加，鎂合金的導熱系數顯著降低。一般認為，由于合金元素的加入，會破壞鎂原子的周期性排列，即與鎂形成固溶體或第二相，不管是形成間隙固溶體還是置換固溶體，由于加入的合金元素與鎂的原子體積不同，會導致晶格的畸變，使其對電子的散射作用增強，阻礙電子在晶格內的自由運動，減小電子的平均自由程，從而降低鎂合金的導熱系數。
[0004]商用鎂合金Mg-Al系AM60B、AZ91D綜合性能較好得到廣泛運用，但其室溫導熱系數均較低，AM60B室溫導熱系數約為62 W/(m.k)，而AZ91D室溫導熱系數約為72 ff/(m-k)0Mg-Al系合金中鋁元素可以通過固溶強化及析出強化改善合金的強度和耐蝕性，并對合金的鑄造性能有利。但在常用合金元素中，鋁元素對鎂合金的導熱系數影響最大，由于鋁與鎂的原子半徑相差較大，導致晶格畸變也大，從而對鎂合金的導熱系數的降低程度影響也較大。
【發明內容】
[0005]本發明為了解決現有商用鎂合金存在導熱系數差的問題，提供了一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金及其制備方法。
[0006]本發明是采用如下技術方案實現的:一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素3.5-6.5%，鋁2.0-4.0%，錳0.2_0.8%，鈣0.08-0.15%，余M為儀及雜質。
[0007]稀土元素的加入首先可以凈化熔體，稀土與熔體中氫元素和氧元素有極強的親和力并生成稀土氫化物和稀土氧化物，從而達到凈化熔體的效果，另外稀土元素還可改善熔體的流動性，提高合金的可鑄造性能;第二，添加稀土元素可一方面通過成分過冷，另一方面通過生產稀土第二相并作為異質形核點的方式對熔體在凝固的過程中產生晶粒細化效果;第三，稀土元素第二相都具有高溫穩定性，對應合金的高溫性能得到提高，提高合金的抗蠕變能力，鎂合金中加入稀土元素有助于提高合金的導熱系數，同時添加對導熱系數下降影響甚微的錳及鈣元素，開發處具有高導熱、高強度、耐腐蝕、綜合性能良好的可壓鑄鎂合金，克服了現有商用鎂合金存在導熱系數差的問題。
[0008]稀土元素是由鑭、鈰、鐠、釹、釔中的一種或任意幾種組合而成的，進一步提高了鎂合金導熱系統的同時，增強了其導熱及耐腐蝕性能。
[0009]—種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650 0C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650 0C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760 °C的溫度下攪拌1min，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至650-670°C時進行澆鑄制得成品。
[0010]本發明制得的鎂合金在25°C下，澆鑄錠的導熱系數可達到112 W/ (m.k)，擠壓棒材的抗拉強度可達到320Mpa，屈服強度可達到240Mpa，延伸率可達到13%，48h標準中性腐蝕試驗等級均多9級，密度小于1.80g/cm3，該合金澆鑄錠在175°C/50Mpa條件下穩態蠕變速率不大于8.52 X 10-8s—1，10h總蠕變量不大于0.284%，可用于航空航天、通訊、汽車及3C領域中散熱系統結構材料及耐腐蝕與高導熱部件。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明實施例5制備的多元鎂合金的金相照片；
圖2為本發明實施例5制備的多元鎂合金的熱擴散系數曲線；
圖3為本發明實施例5制備的多元鎂合金擠壓棒材的拉伸載荷-位移曲線；
圖4為本發明實施例5制備的多元鎂合金48h標準中性鹽霧試驗實物圖；
圖5為本發明實施例5制備的多元鎂合金175°C/50Mpa下10h的高溫抗蠕變曲線。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素3.5%，鋁2.0%，錳0.2%，鈣0.08%，余量為鎂錠及雜質。
[0013]一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金:稀土元素是由鑭、鈰、鐠三種組合而成的；一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650 °C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650 °C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760°C的溫度下攪拌lOmin，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至650 °C時進行澆鑄制得成品。
[0014]實施例2
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素6.5%，鋁4.0%，錳0.8%，鈣0.15%，余量為鎂錠及雜質。
[0015]一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金:稀土元素是由鈰、鐠、釹、釔四種組合而成的；一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650°C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650°C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760°C的溫度下攪拌lOmin，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至670°C時進行澆鑄制得成品。
[0016]實施例3
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素4.5%，鋁2.5%，錳0.45%，鈣0.12%，余量為鎂錠及雜質。
[0017]一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金:稀土元素是由鑭組成的；一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650°C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650°C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760°C的溫度下攪拌lOmin，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至665°C時進行澆鑄制得成品。
[0018]實施例4
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素6.0%，鋁3.0%，錳0.35%，鈣0.13%，余量為鎂錠及雜質。
[0019]一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金:稀土元素是由鑭、鈰、鐠、釹、釔五種組合而成的；一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650°C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650°C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760°C的溫度下攪拌1min，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至655°C時進行澆鑄制得成品。
[0020]實施例5
一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素4.6%，鋁2.8%，錳0.23%，鈣0.1%，余量為鎂錠及雜質。
[0021]—種高導熱耐腐蝕多元鎂合金:稀土元素是由鑭、鈰、鐠、釹四種組合而成的；一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650°C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650°C逐漸加熱到760°C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;C、將鎂合金熔體控制在760°C的溫度下攪拌lOmin，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至660°C時進行澆鑄制得成品。
[0022]具體實施過程中，稀土元素是由鑭、鈰、鐠、釹、釔中的一種或任意幾種按任意比例組成即可;鎂合金精煉劑選用焦作市炎宇有限公司生產的精煉劑，鎂合金覆蓋劑選用佛山市南海金伊達冶金材料有限公司生產的覆蓋劑。
【主權項】
1.一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，其特征在于:是由如下質量百分比的原料組成的:稀土元素 3.5-6.5%，鋁 2.0-4.0%，錳 0.2-0.8%，鈣 0.08-0.15%，余量為鎂錠及雜質。2.根據權利要求1所述的一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金，其特征在于:稀土元素是由鑭、鈰、鐠、釹、釔中的一種或任意幾種組合而成的。3.根據權利要求1或2所述的一種高導熱耐腐蝕多元鎂合金的制備方法，其特征在于:采用如下步驟:a、將鎂錠放進坩禍中，在保護氣體下于650°C熔融，直至完全熔化制成鎂熔體;b、將鎂熔體從650 0C逐漸加熱到760 0C，在加熱過程中逐漸加入鋁、錳、鈣以及稀土元素，獲得鎂合金熔體;c、將鎂合金熔體控制在760 0C的溫度下攪拌I Omin，在攪拌過程中加入鎂合金精煉劑進行精煉;d、精煉完畢后，清除液面上的熔劑和浮渣，再輕輕撒上一層鎂合金覆蓋劑，然后靜置30min，將鎂合金熔體溫度降至650-670°C時進行澆鑄制得成品。
【文檔編號】C22C1/02GK106048352SQ201610636855
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月6日 公開號201610636855.2, CN 106048352 A, CN 106048352A, CN 201610636855, CN-A-106048352, CN106048352 A, CN106048352A, CN201610636855, CN201610636855.2
【發明人】閆國慶, 林毛古, 韓寶華, 馬曉虎, 任彥杰, 張志文, 張妙杰, 柴海俊
【申請人】聞喜縣瑞格鎂業有限公司