本发明涉及电磁屏蔽材料领域，具体涉及一种高电磁屏蔽性能镁合金及其制备方法。
背景技术：
：随着射频设备功率的成倍增加，地面上的电磁辐射大幅度增加，一方面威胁人体健康，另一方面电磁之间相互干扰也容易导致电子设备运行不稳定。针对这种情况，电磁屏蔽材料研究越来越受到材料研究人员的关注。传统的电磁屏蔽材料主要包括铜、银、铝、铁和镍，这样的材料虽然能够达到一定的电磁屏蔽性能，但是还是存在密度高的缺点，在一些对密度要求高的领域(如航空航天、高精密设备等)，这些材料并不是理想的材料。针对这种情况，市面上又出现了复合材料以及涂层屏蔽方式，涂层屏蔽的屏蔽效果并不理想且不能作为结构件使用。随着研究的深入，人们想到了镁合金，通过在镁合金中添加少量稀土元素(y、ce、nd等)可以影响镁合金的使用性能，但是近乎所有的研究都是朝着提升镁合金的力学性能去的，对于提升镁合金的电磁屏蔽能力的研究近乎没有，镁合金具有可以直接作为结构件使用和密度小的优点，如果能在兼顾镁合金力学性能的同时，提升镁合金的电磁屏蔽能力就可满足密度和电磁屏蔽性能的要求了。技术实现要素：本发明的目的之一是提供一种既具有较高的力学性能，同时具有高电磁屏蔽性能的镁合金。本发明提供的基础方案为：一种高电磁屏蔽性能镁合金，含有锌2.5-3.5wt.％；锆0.15-0.35wt.％；钐0.35-1.5wt.％；其余为镁和杂质。本发明的原理及优点在于：mg-zn系镁合金是目前工业上应用最为广泛的镁合金之一，zr(锆)作为该系镁合金最常用的合金化元素，可显著细化晶粒从而提高力学性能。但晶粒的细化会显著增加晶界面积，使mg-zn系镁合金的电导率降低从而影响电磁屏蔽性能。稀土钐(sm)的添加，可在晶界及晶粒内部形成稀土相。稀土相的析出一方面可起第二相强化作用，从而提高添加钐(sm)之后的镁合金的力学性能；另一方面，稀土相的析出会消耗固溶于镁基体内的zn原子，从而可明显的改善镁合金的电磁屏蔽性能。通过添加适量(钐0.35-1.5wt.％，wt.％的含义是重量百分比)的稀土元素钐(sm)对mg-zn系镁合金进行合金化。所制备的含sm稀土镁合金，因稀土钐(sm)含量较低，使最终合金密度不会显著增加，保留了镁合金质轻的优点，含钐(sm)稀土相的析出能提高mg-zn镁合金的电磁屏蔽性能，在实际验证中我们还发现含钐(sm)稀土相的析出还可改善镁合金力学性能。本发明提供的高电磁屏蔽性能镁合金，通过在镁合金中添加适量的稀土元素钐(sm)可显著提高镁合金的电磁屏蔽性能。进一步，该镁合金中锌2.5wt.％，锆0.3wt.％，钐1.0wt.％，其余为镁和杂质。进一步，该镁合金中锌2.8wt.％，锆0.4wt.％，钐0.9wt.％，其余为镁和杂质。本发明的目的之二是提供一种既具有较高的力学性能，同时具有高电磁屏蔽性能的镁合金的制备方法，包括如下步骤：1)按锌2.5-3.5wt.％；锆0.15-0.35wt.％；钐0.35-1.5wt.％，余量为镁和杂质的组分要求称取纯镁锭、纯锌粒、mg-zr中间合金、mg-sm中间合金，备用；2)将步骤1)称取的各个原材料分别进行干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁锭放入不锈钢坩埚中，在保护气体的保护下加热升温，待纯镁锭完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、mg-zr中间合金及mg-sm中间合金，保温10-20min；待纯镁锭、mg-zr中间合金及mg-sm中间合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注到金属模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。本发明提供的镁合金制备工艺简单、成本低。进一步，所述干燥预热温度为200℃，所述干燥预热为一个步骤，其能够同时达到干燥和预热的效果。经过试验验证，这样的干燥温度既能够达到干燥效果，也能够防止出现其他副反应。进一步，所述保护气体为co2和sf6混合气体，所述加热升温为加热至710℃。co2和sf6混合气体能够防止纯镁锭在加热过程中出现氧化反应。进一步，所述金属模具在浇注前，已经升温至350℃进行预热。对模具进行预热，防止在浇注时发生意外。进一步，co2+sf6混合气体中，co2与sf6气体的体积为99︰1。经过试验验证，这样的比例的保护气体，在能够达到较好的保护效果的同时，成本也较低。进一步，将熔体浇注到金属模具中采用的是底注法。这样生产出的产品质量较好。具体实施方式下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：实施例1一种含sm的高电磁屏蔽性能镁合金，该镁合金中含有：锌2.5wt.％；锆0.3wt.％；钐0.4wt.％；其余为镁和不可避免杂质。本实施例所述的杂质是不可避免的，主要是杂质在合金的冶炼中是不可避免的存在的，就如同钢和生铁中也仅是含碳量不同导致了韧性不同一样，因此说杂质是不可避免的。一种含sm的高电磁屏蔽性能镁合金的制备方法，包括如下步骤：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、mg-zr中间合金、mg-sm中间合金、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁锭放入不锈钢坩埚中，在co2和sf6混合气体(co2与sf6气体的体积为99︰1)保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、mg-zr中间合金及mg-sm中间合金，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。实施例2与实施例1相比，不同之处仅在于，该镁合金中含有：锌2.8wt.％；锆0.4wt.％；钐0.9wt.％；其余为镁和不可避免杂质。实施例3与实施例1相比，不同之处仅在于，该镁合金中含有：锌2.5wt.％；锆0.3wt.％；钐1.0wt.％；其余为镁和不可避免杂质。对比例1一种锌镁合金，该镁合金中含有：锌2.8wt.％；其余为镁和不可避免杂质。其制备方法如下：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁放入不锈钢坩埚中，在co2和sf6混合气体保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。对比例2一种不含钐(sm)镁合金，其成分含量为：锌2.8wt.％；锆0.3wt.％；其余为镁和不可避免杂质。其制备方法如下：1)按上述成分含量要求称取纯镁锭、纯锌粒、mg-zr中间合金、备用；2)将步骤1)称取的原材料分别置于200℃条件下干燥预热2h，备用；3)将步骤2)预热好的纯镁放入不锈钢坩埚中，在co2和sf6混合气体保护下加热至710℃，待纯镁完全熔化后添加步骤2)预热好的纯锌粒、mg-zr中间合金，保温15min；待合金全部熔化后搅拌均匀并除去表面浮渣，然后静置10min，再将熔体浇注至预热温度为350℃的金属型模具中，自然冷却，得到镁合金铸锭。为方便直观的对比，我们将实施例1-3及对比例1-2中除镁外的各组分及含量进行列表说明，如表1所示：锌(wt.％)锆(wt.％)钐(wt.％)实施例12.50.30.4实施例22.80.40.9实施例32.50.31.0对比例12.800对比例22.80.30本发明的一种高电磁屏蔽性能的含稀土sm镁合金的电磁屏蔽性能测试方法：采用astmd4935-2010标准加工测试试样，在na7300a矢量网络分析仪和dr-s01法兰同轴夹具中测试，测试样品频率范围为30-1500mhz。实施例1-3以及对比例1-2得到镁合金在不同频率下的电磁屏蔽性能列于表2，从表2中可以看出，sm的添加在保留了zr晶粒细化作用的同时提高了镁合金的电磁屏蔽性能。表2为实施例1-3及对比例1-2所提供的镁合金在不同频率下的电磁屏蔽性能。通过实施例1和实施例3可以得出结论，镁合金中钐含量的过量增加会略微的降低镁合金的电磁屏蔽性能。通过实施例2和对比例1可以得出结论，镁合金中添加适量锆和钐可显著提高镁合金的电磁屏蔽性能。通过实施例2和对比例2可以得出结论，镁合金中添加适量钐可显著提高镁合金的电磁屏蔽性能。为了验证制备方法对产品的影响，我们选取了实施例1中组分，改变制备方法，以期获得更优异的制备，其过程和结果如下。对比例3与实施例1相比，不同之处仅在于，在步骤2)中，原材料的干燥预热温度为100℃，干燥预热的时间为2h。对比例4与实施例1相比，不同之处仅在于，保护气体仅为co2。对比例5与实施例1相比，不同之处仅在于，未进行步骤2)。对对比例3-5制备的产品，依然进行与实施例1-3和对比例1-2相同的电磁屏蔽性能测试。得到如表2所述结果。通过对比例3-5与实施例1对比，可以得出结论，本发明中提供的干燥预热温度、时间，以及保护气体对产品的电磁屏蔽性能是有着较好的提升的。以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。当前第1页12