本发明涉及金属材料，具体涉及一种高导热压力铸造镁合金及其制备方法。
背景技术：
1、在航天航空、汽车、高精密电子仪器和3c产品等工程应用领域，有些部件必须采用具有高导热性能的材料，导热率越大，越有利于将零部件自身的热量迅速导出，不但能有效地降低零部件的工作温度和增加结构件的承载能力，而且能减小零部件在热载荷作用下的变形，从而延长使用寿命。
2、相对于传统的铝合金，镁合金密度小、重量轻，减震性能好，但是导热性能差。室温下(20℃)纯铝的导热率为237w/(m·k)，纯镁的导热率只有156w/(m·k)。实际的工程实践中，绝大部分镁需要合金化后才能使用。镁进行合金化后，随着加入的合金元素的含量增加，合金的强度能大幅度提高，但导热率呈下降趋势。对于常用的压力铸造镁合金，mg-al系列中的az91d、am60b、az80等由于良好的综合性能得到广泛的工业运用，但这些合金的室温(20℃)导热率小于60w/(m·k)。mg-re系列合金具有优良的力学性能，也能进行压铸生产，但是ae44等合金的室温(20℃)导热率均小于80w/(m·k)，从而限制了镁合金作为散热材料的使用。
3、虽然变形镁合金可以提供较高的导热率，但是，制造形状复杂的构件仍需要采用铸造方法，特别是压力铸造方法。基于此，提高压力铸造镁合金的导热率，对于扩大铸造镁合金的工业应用范围，实现由加工成本较低的压力铸造工艺代替加工成本较高的挤压或者锻压等工艺，获得性能良好、成本低廉的高导热镁合金是十分必要也是迫切需求的。
技术实现思路
1、本发明针对现有压力铸造镁合金导热率低的问题，提供了一种高导热压力铸造镁合金及其制备方法，既能提高合金的铸造性能和力学性能，也能提供高导热率。
2、本发明提供的技术方案为：一种高导热压力铸造镁合金，各元素重量百分数为：镧(1.5～9.0)％，铝(1.0～7.0)％，钕(0.05～2.5)％，银(0.02～2.0)％，以及不可避免的杂质元素，其余为镁；单种杂质元素含量不超过0.2％，总量不大于0.5％；所述镧与铝重量百分数之比不小于1.5，银与镧重量百分数之比保持在0.01-1.3。
3、所述高导热压力铸造镁合金各元素重量百分数为：镧(2.0～8.0)％，铝(1.5～6.0)％，钕(0.1～2.0)％，银(0.1～1.5)％，以及不可避免的杂质元素，其余为镁；单种杂质元素含量不超过0.2％，总量不大于0.5％；所述镧与铝重量百分数之比不小于1.3，银与镧重量百分数之比保持在0.04-0.8。
4、所述高导热压力铸造镁合金各元素重量百分数为：镧(3.0～7.0)％，铝(2.0～5.0)％，钕(0.2～1.5)％，银(0.3～1.0)％，以及不可避免的杂质元素，其余为镁；单种杂质元素含量不超过0.2％，总量不大于0.5％；所述镧与铝重量百分数之比不小于1.0，银与镧重量百分数之比保持在0.05-0.5。
5、一种高导热压力铸造镁合金的制备方法，包括步骤如下：
6、步骤1、纯镁在co2和sf6混合气体的保护下熔炼，完全熔化后添加含有镧、铝、钕和银的中间镁合金，在正压力下保温不少于20分钟；减除正压力，搅拌均匀并除去表面浮渣，静置得到镁合金熔体；
7、步骤2、将镁合金熔体浇注到压铸机中，进行铸造成型；压铸过程中压铸模预热至200～350℃，压射时内浇口速度控制在30-80米/秒，冷却后得到镁合金铸件；
8、步骤3、将镁合金铸件进行热处理。
9、所述正压力保温压力不低于2个大气压，保温温度不超过850℃。
10、所述热处理温度为150 -220℃，时效时间为60-600分钟。
11、所述热处理温度为170 -200℃，时效时间为120-480分钟。
12、在铸造过程中，保护气体中co2与sf6气体的体积控制在99：1。保护气体中的co2可以用其他惰性气体代替，比如氮气，氩气或者干燥的空气等。需要强调的是，sf6气体的比例根据需要可以调整，以不产生明火为准。这样，能够达到较好的保护效果的同时，成本也较低。
13、作为一种工程应用的导热压铸镁合金，必须同时考虑以下几点：(1)具有非常好的铸造性能，比如流动性；(2)足够的强度；(3)良好的导热性。mg-al系镁合金是目前工业上应用最为广泛的镁合金之一，具有优秀的铸造性能，非常适合压力铸造方法制造形状复杂的构件，并且能够提供非常好的力学性能，但是mg-al系镁合金的导热率差。因此，在mg-al系合金进行合金成分优化是最为可能的技术方向。合金的导热性与合金中固溶元素的量密切相关，一般而言，固溶的元素量越大，导热率越低。常规的mg-al合金系导电率低的主要原因包括：(1)al在mg基体中的溶解度较高，造成高浓度的固溶体；(2)形成大量的mg17al12相成网状分布在晶界上。因此降低镁合金中al的固溶度和mg17al12相的形成是提高镁合金导电率的基本思路。
14、稀土元素是一种非常好的合金化元素，不仅可以有效提高合金溶体的质量，而且可以提高合金的强度。镧和钕是常用的一种合金化稀土元素，他们与铝的结合力比镁与铝的结合力高，因此在合金凝固的过程中，镧和钕元素优先与铝形成化合物，提高合金的强度，不仅降低了铝元素在合金中的固溶度，而且抑制网状mg17al12相的形成，因此镧元素和钕元素的添加不仅可以提高合金的强度，而且可以提高合金的导电率。
15、但是，稀土元素含量整体要控制，含量的增加会降低合金的导热性能，而且会降低合金的铸造性能。镧与钕元素与铝元素及其他元素形成金属间化合物，化合物的数量越多，合金的导热性能下降的也严重，因此，需要适当控制合金中稀土元素的添加量。
16、为了使合金中铝元素优先与镧元素最大限度地形成化合物，因此，镧元素的含量必须等于或者高于铝元素的含量，因此，合金中镧元素与铝元素的重量百分数之比不小于1.5。但是镧元素过多，一方面合金的流动性能下降，另一方面，过多的镧元素会固溶于镁合金基体中，降低合金的导热性，或者需要更多的银元素来降低镧元素的固溶，因此，在满足与铝元素化合的要求下，尽量减少镧元素的含量，优选地，合金中镧元素与铝元素的重量百分数之比不小于1.3。更进一步，合金中镧元素与铝元素的重量百分数之比不小于1.0。
17、即使添加镧和钕元素，仍然有少量镧和钕元素会在铝中固溶，因此我们在铝合金中添加了一定量的银元素。银元素在铝合金中有一定的固溶度，可以进一步降低铝元素、镧元素和钕元素在镁合金中的固溶。而且银的热导率很高，达到407w/m·k，导热性能远远高于铝，因此，银在铝合金中的固溶不会引起铝合金导热性能严重下降。因此我们选择在合金中添加一定量的银元素，使得合金凝固过程中，银元素固溶于铝合金中，降低其他元素在铝合金中的固溶度，从而提高合金的导热性能。此时，合金中的镧元素已经与铝元素化合，剩余能够固溶于镁合金基体中的镧元素相对比较少，根据合金中镧元素的含量和铝元素的相对含量，银元素与镧元素在镁合金中的重量百分数保持在0.01-1.3。银元素含量过少，固溶于镁合金中的银含量较低，银元素与镧元素重量比小于0.01，很难消除镧元素的固溶，因此导电率仍然下降严重。银元素含量高，银元素与镧元素重量比大于1.3，过剩的银元素会大量固溶于镁合金基体中，也会降低合金的导热性，因此需要精确控制各种元素的含量，以及各种元素之间的比例，才能获得最佳的导热性能。
18、经过高压铸造的上述镁合金，由于压铸过程中，冷却速度快，部分合金元素仍然会固溶于铝合金中，影响合金的导热性，因此制备过程中需要后续的热处理将合金元素充分析出，形成大量沉淀相，一方面降低了铝合金中所有固溶元素的含量，提高合金的导热性；另一方面，使得合金元素形成沉淀相，提高合金的强度。
19、镧和钕都是高熔点和高活性元素，不容易在镁合金中溶解并达到均匀分布，因此，需要高温和长时间熔炼。而银元素的饱和蒸汽压较低，容易在熔炼过程中蒸发，并且随着熔炼温度的增加，蒸发加剧。因此镧和钕充分溶解并均匀分布和银元素熔炼存在矛盾。为此，本发明提出在正压力下高温熔炼，提高高熔点镧和钕的溶解，同时降低银元素的蒸发。
20、本发明的有益效果：本发明提供的高导热压力铸造镁合金及制备方法，所制备的镁合金可以根据复杂构件形状进行压力铸造，压力铸造后，镁合金在25℃条件下的导热率能够大于125w/(m·k)。