一种高导热耐腐蚀多元镁合金及其制备方法
【专利摘要】本发明具体为一种高导热耐腐蚀多元镁合金及其制备方法，解决了现有商用镁合金存在导热系数差的问题。一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的：稀土元素3.5?6.5%，铝2.0?4.0%，锰0.2?0.8%，钙0.08?0.15%，余量为镁锭及杂质。本发明浇铸锭的导热系数可达到112 W/(m?k)，挤压棒材的抗拉强度可达到320Mpa，屈服强度可达到240Mpa，延伸率可达到13%，48h标准中性腐蚀试验等级均≥9级，密度小于1.80g/cm3，该合金浇铸锭在175℃/50Mpa条件下稳态蠕变速率不大于8.52×10?8s?1，100h总蠕变量不大于0.284%。
【专利说明】
一种高导热耐腐蚀多元镁合金及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及镁合金制备领域，具体为一种高导热耐腐蚀多元镁合金及其制备方法。
【背景技术】
[0002]航空航天、通讯、汽车、3C及LED照明等产品上使用的散热材料不仅仅要有较高的导热性能，而且还要求强度高、耐腐蚀、成本低、高温抗蠕变，特别是材料的轻量化。
[0003]目前散热材料主要是铝合金以及铜合金等。纯镁常温下的导热系数为156W/(m.k)，纯铝常温下的导热系数为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%，由此可以推断，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，其强度大幅度提升，而合金元素的加入均会降低镁的导热系数，加入的合金元素不同，其降低程度也不同，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。
[0004]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室温导热系数约为72 ff/(m-k)0Mg-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】
[0005]本发明为了解决现有商用镁合金存在导热系数差的问题，提供了一种高导热耐腐蚀多元镁合金及其制备方法。
[0006]本发明是采用如下技术方案实现的:一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素3.5-6.5%，铝2.0-4.0%，锰0.2_0.8%，钙0.08-0.15%，余M为儀及杂质。
[0007]稀土元素的加入首先可以净化熔体，稀土与熔体中氢元素和氧元素有极强的亲和力并生成稀土氢化物和稀土氧化物，从而达到净化熔体的效果，另外稀土元素还可改善熔体的流动性，提高合金的可铸造性能;第二，添加稀土元素可一方面通过成分过冷，另一方面通过生产稀土第二相并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;第三，稀土元素第二相都具有高温稳定性，对应合金的高温性能得到提高，提高合金的抗蠕变能力，镁合金中加入稀土元素有助于提高合金的导热系数，同时添加对导热系数下降影响甚微的锰及钙元素，开发处具有高导热、高强度、耐腐蚀、综合性能良好的可压铸镁合金，克服了现有商用镁合金存在导热系数差的问题。
[0008]稀土元素是由镧、铈、镨、钕、钇中的一种或任意几种组合而成的，进一步提高了镁合金导热系统的同时，增强了其导热及耐腐蚀性能。
[0009]—种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650 0C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650 0C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760 °C的温度下搅拌1min，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至650-670°C时进行浇铸制得成品。
[0010]本发明制得的镁合金在25°C下，浇铸锭的导热系数可达到112 W/ (m.k)，挤压棒材的抗拉强度可达到320Mpa，屈服强度可达到240Mpa，延伸率可达到13%，48h标准中性腐蚀试验等级均多9级，密度小于1.80g/cm3，该合金浇铸锭在175°C/50Mpa条件下稳态蠕变速率不大于8.52 X 10-8s—1，10h总蠕变量不大于0.284%，可用于航空航天、通讯、汽车及3C领域中散热系统结构材料及耐腐蚀与高导热部件。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例5制备的多元镁合金的金相照片；
图2为本发明实施例5制备的多元镁合金的热扩散系数曲线；
图3为本发明实施例5制备的多元镁合金挤压棒材的拉伸载荷-位移曲线；
图4为本发明实施例5制备的多元镁合金48h标准中性盐雾试验实物图；
图5为本发明实施例5制备的多元镁合金175°C/50Mpa下10h的高温抗蠕变曲线。
【具体实施方式】
[0012]实施例1
一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素3.5%，铝2.0%，锰0.2%，钙0.08%，余量为镁锭及杂质。
[0013]一种高导热耐腐蚀多元镁合金:稀土元素是由镧、铈、镨三种组合而成的；一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650 °C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650 °C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760°C的温度下搅拌lOmin，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至650 °C时进行浇铸制得成品。
[0014]实施例2
一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素6.5%，铝4.0%，锰0.8%，钙0.15%，余量为镁锭及杂质。
[0015]一种高导热耐腐蚀多元镁合金:稀土元素是由铈、镨、钕、钇四种组合而成的；一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650°C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650°C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760°C的温度下搅拌lOmin，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至670°C时进行浇铸制得成品。
[0016]实施例3
一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素4.5%，铝2.5%，锰0.45%，钙0.12%，余量为镁锭及杂质。
[0017]一种高导热耐腐蚀多元镁合金:稀土元素是由镧组成的；一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650°C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650°C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760°C的温度下搅拌lOmin，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至665°C时进行浇铸制得成品。
[0018]实施例4
一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素6.0%，铝3.0%，锰0.35%，钙0.13%，余量为镁锭及杂质。
[0019]一种高导热耐腐蚀多元镁合金:稀土元素是由镧、铈、镨、钕、钇五种组合而成的；一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650°C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650°C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760°C的温度下搅拌1min，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至655°C时进行浇铸制得成品。
[0020]实施例5
一种高导热耐腐蚀多元镁合金，是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素4.6%，铝2.8%，锰0.23%，钙0.1%，余量为镁锭及杂质。
[0021]—种高导热耐腐蚀多元镁合金:稀土元素是由镧、铈、镨、钕四种组合而成的；一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650°C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650°C逐渐加热到760°C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;C、将镁合金熔体控制在760°C的温度下搅拌lOmin，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至660°C时进行浇铸制得成品。
[0022]具体实施过程中，稀土元素是由镧、铈、镨、钕、钇中的一种或任意几种按任意比例组成即可;镁合金精炼剂选用焦作市炎宇有限公司生产的精炼剂，镁合金覆盖剂选用佛山市南海金伊达冶金材料有限公司生产的覆盖剂。
【主权项】
1.一种高导热耐腐蚀多元镁合金，其特征在于:是由如下质量百分比的原料组成的:稀土元素 3.5-6.5%，铝 2.0-4.0%，锰 0.2-0.8%，钙 0.08-0.15%，余量为镁锭及杂质。2.根据权利要求1所述的一种高导热耐腐蚀多元镁合金，其特征在于:稀土元素是由镧、铈、镨、钕、钇中的一种或任意几种组合而成的。3.根据权利要求1或2所述的一种高导热耐腐蚀多元镁合金的制备方法，其特征在于:采用如下步骤:a、将镁锭放进坩祸中，在保护气体下于650°C熔融，直至完全熔化制成镁熔体;b、将镁熔体从650 0C逐渐加热到760 0C，在加热过程中逐渐加入铝、锰、钙以及稀土元素，获得镁合金熔体;c、将镁合金熔体控制在760 0C的温度下搅拌I Omin，在搅拌过程中加入镁合金精炼剂进行精炼;d、精炼完毕后，清除液面上的熔剂和浮渣，再轻轻撒上一层镁合金覆盖剂，然后静置30min，将镁合金熔体温度降至650-670°C时进行浇铸制得成品。
【文档编号】C22C1/02GK106048352SQ201610636855
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月6日 公开号201610636855.2, CN 106048352 A, CN 106048352A, CN 201610636855, CN-A-106048352, CN106048352 A, CN106048352A, CN201610636855, CN201610636855.2
【发明人】闫国庆, 林毛古, 韩宝华, 马晓虎, 任彦杰, 张志文, 张妙杰, 柴海俊
【申请人】闻喜县瑞格镁业有限公司