技术领域：
本发明涉及合金制备领域，具体的涉及一种超高导热镁合金。
背景技术：
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随着航空航天的快速持续发展，对相关电源、电子器件的散热系统结构材料的导热性能要求越来越高，同时还必须具有密度小、强度满足服役要求。因此，超高导热镁合金具有重要的应用背景。
纯镁的导热系数为155w·(m·k)-1，强度大约为100mpa左右；合金化后，强度大幅度提高，导热系数显著降低。例如根据美国镁及合金手册，含铝、锌的镁合金az81，20℃时的导热系数为51.1w·(m·k)-1，仅是纯镁的33％；稀土镁合金we43，20℃时的导热系数为51.3w·(m·k)-1，也仅是纯镁的33％；目前已有的高导热镁合金，比如m1a、m1c、m2m、m2s、me20m、zm21m和zm21n，最高导热率为127w·(m·k)-1，小于130w·(m·k)-1，约为纯镁的82％，距离超高导热镁合金尚有不小差距，因此，如何制得高导热和高强度兼得的镁合金成为镁合金广泛应用的关键。
技术实现要素：
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本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种超高导热镁合金，其不仅具有优异的抗拉强度，且导热系数大于140w·(m·k)-1。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.01～1.0wt％，cu0.01～0.2wt％，
ag0.01～0.095wt％，其余为mg。
作为上述技术方案的优选，zn的含量为0.3～0.7wt％。
作为上述技术方案的优选，cu的含量为0.07～0.15wt％。
作为上述技术方案的优选，ag的含量为0.07～0.095wt％。
本发明提供的超高导热镁合金的制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、纯ag锭或者mg-ag中间合金为原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)将全部纯镁锭以尽量紧密的方式置于熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，清理熔液表面的浮渣；
(3)将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、纯ag锭或者mg-ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)将预热后的纯zn锭、电解铜、纯ag锭或者mg-ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、ag或者mg-ag中间合金的溶解和扩散；
(5)将镁熔液温度控制在700～710℃，待zn、电解铜、纯ag锭或者mg-ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710℃下保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明所述的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成铸件；或者将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件；或者采用低压铸造工艺将镁合金铸造成铸件。
制备本发明导热镁合金的过程还包括后处理过程，其中，后处理过程可分为两种：一种是对浇注后的铸件进行后处理，另一种是对浇注后的坯锭进行后处理，因此，因不同的后处理过程制备本发明的导热镁合金的方法也分为两种，前述的制备本发明的导热镁合金的方法是其中的一种，为第一种本发明的导热镁合金的方法。
采用第二种后处理方法来制备本发明导热镁合金的具体过程为:
一种制备本发明的导热镁合金的方法，其中，熔炼过程和第一种本发明的导热镁合金的方法的步骤(1)-(5)相同，故省略，其步骤(6)-(8)为：
(6)将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭，或者将镁合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭；
(7)将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～400℃、保温3～20小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件，即采用挤压或拉拔工艺将坯锭变形加工成棒材或线材，或用轧制变形将坯锭加工成板材，或采用挤压变形将坯锭加工成管材或型材，或采用锻压机将坯锭锻造成锻件；
(8)将变形加工成的板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件进行室温变形强化处理，其室温变形强化处理过程是对板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件施加0.5～5的塑性变形。
在制备本发明的导热镁合金的方法中，在所述的步骤(2)中，纯镁锭在保护气体的保护下熔化中，是在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，再打开坩埚盖。
其中硫磺粉的用量可以大致估算如下：硫磺的氧化燃烧反应为s+o2＝so2，s的原子量与o2的分子量都是32，即硫磺粉的用量与坩埚中物料以外空间中的氧含量相等；氧在空气中大约占1/5，而且空气密度大约为1克/升；例如坩埚中物料以外的空间为200升，其中氧气为40升，即40克，因此硫磺粉的用量为40克。另外，少量残留的氧气或者硫磺对镁合金熔炼的影响可以忽略。在实际操作中，根据坩埚的容积和纯镁锭的总体积，计算出坩埚中物料以外的空间，并根据坩埚中物料以外的空间，计算出氧气重量和硫磺粉重量。
在制备本发明的导热镁合金的方法中，在所述的步骤(2)中，向熔化炉通入的保护气体优选为含有0.2～0.5体积％sf6的n2,简称为保护气体(0.2～0.5％sf6+n2)。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过合理调节镁合金中各元素的百分含量比，并合理调节其制备方法，制得的镁合金在20℃条件下，导热率大于140w·(m·k)-1，抗拉强度大于305mpa、屈服强度大于290mpa，可以用作新一代航空航天装备中的电源、电子器件的散热系统结构材料，而且本发明采采用的制备方法操作更简单，能耗低，制备成本大大降低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.01wt％，cu0.03wt％，
ag0.05wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、纯ag锭，按上述的镁合金成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、纯ag锭放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、纯ag锭连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、ag的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、ag完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液输送到结晶器中，进行半连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭；
(7)将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～400℃、保温3～20小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材；
(8)、将变形加工成的板材进行室温变形强化处理，其室温变形强化处理过程是对板材施加0.5～5的塑性变形。
经检测，本发明制得的板材在20℃条件下具有以下性能：导热系数142w·(m·k)-1，抗拉强度为320mpa，屈服强度为300mpa。
实施例2
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn1.0wt％，cu0.01wt％，
ag0.01wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、纯ag锭，按上述镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、纯ag锭放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、纯ag锭连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、ag的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、ag完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液输送到结晶器中，进行连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭；
(7)将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～400℃、保温3～20小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成管材；
(8)、将变形加工成的管材进行室温变形强化处理，其室温变形强化处理过程是对管材施加0.5～5的塑性变形。
经检测，本发明制得的管材在20℃条件下具有以下性能：导热系数145w·(m·k)-1，抗拉强度为319mpa，屈服强度为300mpa。
实施例3
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.5wt％，cu0.2wt％，
ag0.095wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金，按上述镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、mg-ag中间合金的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、mg-ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭；
(7)将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～400℃、保温3～20小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成型材；
(8)、将变形加工成的型材进行室温变形强化处理，其室温变形强化处理过程是对型材施加0.5～5的塑性变形。
经检测，本发明制得的型材在20℃条件下具有以下性能：导热系数142w·(m·k)-1，抗拉强度为330mpa，屈服强度为305mpa。
实施例4
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.2wt％，cu0.1wt％，
ag0.05wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金锭，按上述镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、mg-ag中间合金的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、mg-ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭；
(7)将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到350～400℃、保温3～20小时，然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成棒材；
(8)、将变形加工成的棒材进行室温变形强化处理，其室温变形强化处理过程是对棒材施加0.5～5的塑性变形。
经检测，本发明制得的棒材在20℃条件下具有以下性能：导热系数148w·(m·k)-1，抗拉强度为320mpa，屈服强度为295mpa。
实施例5
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.07wt％，cu0.15wt％，
ag0.03wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金锭，按上述镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、mg-ag中间合金的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、mg-ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件，并对铸件进行后处理。
经检测，本发明制得的铸件在20℃条件下具有以下性能：导热系数145w·(m·k)-1，抗拉强度为320mpa，屈服强度为310mpa。
实施例6
一种超高导热镁合金，该镁合金由以下组分组成：
zn0.35wt％，cu0.12wt％，
ag0.08wt％，其余为mg。
其制备方法包括以下步骤：
(1)以纯镁锭、纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金锭，按上述镁合金的成分的重量百分比进行备料；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一层硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～750℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3)、将预热炉升温到160～580℃，将纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金放入加料筐中，加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100～580℃；
(4)、将预热后的纯zn锭、电解铜、mg-ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没入镁熔液中，便于zn、电解铜、mg-ag中间合金的溶解和扩散；
(5)、将镁熔液温度控制在700～720℃，待zn、电解铜、mg-ag中间合金完全溶解后，取出加料筐，再在710～720℃保温10～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(6)将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件，并对铸件进行后处理。
经检测，本发明制得的铸件在20℃条件下具有以下性能：导热系数147w·(m·k)-1，抗拉强度为325mpa，屈服强度为300mpa。