本发明属于金属材料领域，特别涉及一种导热性良好的稀土镁合金及其制备方法。
背景技术：
随着3c产品、通讯电子、led照明及航空航天等领域的发展，对散热材料的需求量急剧上升，同时也对材料的散热性能提出了更高要求，以提高产品的寿命及工作稳定性。现在电子器件的发展趋势为质量轻，体积小，因此要求电子器件壳体材料具有密度小、比强度及比热度高、减震性好、电磁屏蔽性能好的特点。
从理论上讲，用热导率最高的金属材料做散热片是最理想的。目前导热效果最好的金属是银(热导率429w/(m·k))，其次是铜(热导率401w/(m·k))，金(热导率为317w/(m·k))，再次为铝(热导率237w/(m·k))。其中银、金价格昂贵，所以目前主要的散热合金材料是铜合金及铝合金。但是现有技术所用的导热铜合金和导热铝合金不能满足上述要求，急需研究和开发高比强、高比热容的新型导热合金。
镁的密度为1.74g/cm3，约为铝的2/3、铁的1/4，室温时热导率为156w/(m·k)，在常见商用金属材料中仅次于铜和铝，比热导率(即单位质量的热导率)与铝相当，并且镁合金具有吸收震动的能力，因此镁制散热器具有很大的优势，特别用于外壳。铸态纯镁的抗拉强度仅有11.5mpa左右，变形态纯镁的抗拉强度液只有20mpa左右，这样的强度完全不能满足其在力学性能方面的要求，需要通过合金强化等方式来提高金属镁的力学性能。合金元素的添加会导致绝大多数镁合金导热性能的明显下降，如常用铸造镁合金az91d，在铸态下屈服强度为150mpa，但热导率仅为51w/(m·k)(仅为纯镁的1/3)。稀土元素可在镁合金中起到非常重要的作用，少量的钕可净化镁合金熔液，改善铸造性能，可以细化晶粒，改善镁合金微观组织，并且可通过析出强化来提高镁合金的常温和高温力学性能。因此需要设计开发稀土导热镁合金具有很大的发展潜力。
技术实现要素：
本发明提供一种稀土导热镁合金，具有良好的导热性能及力学性能，可用于制作电器产品壳体、支架、led散热器系统的结构材料。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种稀土导热镁合金，所含成分及质量分数为：mn为0.2～1％、zn为0.5～3％、nd为0.5～2％，其余为镁。
进一步地，所述镁合金在铸态、室温(25℃)下热导率大于110w/(m·k)，抗拉强度为120～200mpa，延伸率大于5％；所述镁合金在经过热挤压变形和时效处理后，其抗拉强度为250～350mpa，热导率大于120w/(m·k)。
一种制备本发明所述的镁合金方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：清理纯镁锭表面的氧化皮；并按照上述成分配比取纯镁锭、纯锌、镁锰中间合金及镁钕作为原料；
(2)前处理：将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％sf6和99.5％co2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15～30分钟，然后升温至740～760℃，加入镁锰中间合金和镁钕中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约5～10min，再倾转坩埚数次，在740～760℃温度下保温30～40min，将合金熔液温度加热至780～800℃，然后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为350～400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸在350℃条件下保温1h，然后进行热挤压变形加工，挤压温度为350～380℃，挤压比为10～15，挤压速度为3mm/s；
(7)时效处理：将步骤(6)获得的合金材料进行时效处理，时效温度为160～240℃，时效时间选24～48h。最终获得所述稀土导热镁合金。
本发明的优点为：所述合金具有良好的导热和力学性能，可满足散热要求及力学要求，同时也可以减轻产品质量，因此可用于制作电器产品壳体、支架、led散热器系统的结构材料。
具体实施方式
实施例1
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)1.0％mn、0.5％zn，1.5％nd，余量为mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、mg-10％mn中间合金和mg-25％nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入预热后的镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％sf6和99.5％co2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15分钟，然后升温至740℃，加入中间mg-10％mn合金和mg-25％nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约5min，再倾转坩埚数次，在740℃温度下保温30min，加热合金熔液至温度780℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为350℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为350℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为160℃，时效时间为36h，最终获得所述稀土导热镁合金。
实施例2
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)0.5％mn、1.5％zn，1.0％nd，余量为mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、mg-10％mn中间合金和mg-25％nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％sf6和99.5％co2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温20分钟，然后升温至750℃，加入中间mg-10％mn合金和mg-25％nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约10min，再倾转坩埚数次，在750℃温度下保温35min，加热合金熔液至温度790℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为360℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为200℃，时效时间为36h，最终获得所述稀土导热镁合金。
实施例3
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)1％mn、2％zn，2％nd，余量为mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、mg-10％mn中间合金和mg-25％nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％sf6和99.5％co2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15分钟，然后升温至760℃，加入中间mg-10％mn合金和mg-25％nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约10min，再倾转坩埚数次，在760℃温度下保温40min，加热合金熔液至温度800℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为380℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为220℃，时效时间为48h，最终获得所述稀土导热镁合金。