專利名稱：鎂鋁合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂鋁合金材料，尤其涉及一種耐潛變鎂鋁合金材料。
背景技術(shù)：
鎂鋁合金材料由于具有質(zhì)輕、堅(jiān)硬、金屬性能優(yōu)、抗磁、抗腐蝕性能強(qiáng)，以及良好的減震性能、耐壓性、低溫特性及優(yōu)良的散熱性等性能而倍受青睞。近年來，鎂鋁合金因其再生性能好，且回收技術(shù)環(huán)保、無污染而被業(yè)內(nèi)人士稱之為“環(huán)保型產(chǎn)品”。
鎂合金的比重僅為1.8，為銅的四分之一、鋁的三分之二，與塑膠相似。其壁厚比塑膠更薄，加之良好的壓鑄性能，抗腐蝕性能，減震性及抗電磁波干擾性能等優(yōu)勢，因此，其發(fā)展?jié)摿υ趪H上正被積極推廣。目前被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼攝錄機(jī)、迷你碟隨身聽(Mini Disk walkman，MD)、筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、移動(dòng)電話等電子產(chǎn)品以及汽車零部件。
鎂合金是工業(yè)應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，但是現(xiàn)有技術(shù)中鎂合金的強(qiáng)韌性還較低，一般鎂合金的強(qiáng)度僅為相同工藝制備鋁合金的50％～70％，而其韌性及塑性與鋁合金間的差距更大，易發(fā)生潛變，這限制了鎂合金的應(yīng)用范圍。
潛變是指在一定應(yīng)力作用下，變形隨時(shí)間緩慢進(jìn)行的現(xiàn)象。鎂鋁合金材料在常溫下受彈性限度以下的應(yīng)力長時(shí)間作用時(shí)，其結(jié)構(gòu)一般不會(huì)發(fā)生變化；但是在高溫環(huán)境下受彈性限度以下的應(yīng)力作用時(shí)，材料會(huì)隨時(shí)間延長而漸漸發(fā)生變形，即發(fā)生潛變。鎂鋁合金材料的潛變速率是時(shí)間、溫度的函數(shù)，隨溫度升高及時(shí)間延長，鎂鋁合金材料潛變速率將會(huì)變大。耐潛變鎂鋁合金，一般是指可在150℃以上環(huán)境中，仍不致發(fā)生太大潛變的鎂鋁合金。
由于鎂是密排六方金屬，晶界滑移少，常溫下塑性變形性差，導(dǎo)致其韌性及耐潛變性差。晶粒細(xì)化對(duì)提高合金力學(xué)性能的效果比體心及面心立方金屬的效果更有效，因此，細(xì)晶強(qiáng)化是提高鎂合金強(qiáng)韌性及耐潛變性的主要方法之一。另一方面，鋁的存在可提供較好強(qiáng)度、硬度及可鑄性，然而，常用Mg-Al基鎂合金中的第二相是分布在晶界的粗大Mg17Al12相，降低了合金的強(qiáng)韌性及耐潛變性，因此，改善該第二相的型態(tài)及分布是提高鎂鋁合金性能的又一重要方法。
有鑒于此，提供一種阻止裂紋蔓延、耐潛變的鎂鋁合金材料實(shí)為必需。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以若干實(shí)施例說明一種可以阻止裂紋蔓延、耐潛變的鎂鋁合金材料。
該鎂鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，包括含量為0.1％～10％的納米碳材。
進(jìn)一步地，該鎂鋁合金材料按重量百分比計(jì)，包括含量為5％～20％的鋁。
再進(jìn)一步地，該鎂鋁合金材料按重量百分比計(jì)，包括含量為5％以下的鍶。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明鎂鋁合金材料中，鋁的存在可提供較好強(qiáng)度、硬度及可鑄性。因納米碳材具有高楊氏模量，具有較小尺寸的納米碳材使晶粒細(xì)化，從而使該鎂鋁合金材料具有高的斷裂韌性，可獲得較好的耐潛變性能，阻止裂紋蔓延，提高機(jī)械特性。并且，在鎂鋁合金材料中加入少量鍶會(huì)形成精細(xì)結(jié)構(gòu)，可有效防止鎂鋁合金材料受外部因素影響產(chǎn)生的裂紋，提高其耐潛變性能。
具體實(shí)施方式
本技術(shù)方案的鎂鋁合金材料中，包括納米碳材，其含量為0.1％～10％，優(yōu)選0.5％～2％。該納米碳材包括碳納米管、碳納米球、碳納米線等。其粒子尺寸為5nm～500nm，優(yōu)選為20nm～200nm。
該鎂鋁合金材料中，還可含有鍶(Sr)，其含量為5％以下，優(yōu)選1％～2％。Sr的粒徑較納米碳材大，為20nm～500nm，優(yōu)選100nm～300nm。
納米碳材具有高楊氏模量(Young’s Modulus)，類似于金剛石，可阻止?jié)撟兗叭魏挝⑿×鸭y；同時(shí)，它又具有良好的導(dǎo)電性，用于電子消費(fèi)產(chǎn)品時(shí)，可更有效地防止電磁干擾(ElectroMagnetic Interference，EMI)。納米碳材是一種優(yōu)良的熱導(dǎo)體，其熱傳導(dǎo)率k為6,000W/m·K，為鋁的30倍，銅的20倍，金剛石的2倍，因此散熱性能好，利于鎂鋁合金材料的散熱，可用于筆記型電腦或其它電腦的外殼。
對(duì)于金屬合金及塑膠而言，斷裂韌性(Fracture Toughness)K1c為其主要機(jī)械參數(shù)之一，它是對(duì)于平面應(yīng)變的斷裂韌性，反映了材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力。斷裂韌性值越高，該合金或塑膠的機(jī)械性能越好。其關(guān)系式如下K1c~σy·(3.14159cd)0.5]]>其中，σy為屈服強(qiáng)度(Yield Strength)，即彈性變形的極限，也稱屈服點(diǎn)，c為裂紋長度，也稱失效長度，d為顆粒粒徑。由該式得出，顆粒粒徑d越小，斷裂韌性K1c越大。由于納米碳材具有較高的楊氏模量，故其屈服強(qiáng)度σy高，因此納米級(jí)尺寸的顆粒使得斷裂韌性增加。因納米碳材或鍶粒子均具有較小的顆粒粒徑，使得該鎂合金具有高的斷裂韌性，可阻止裂紋蔓延，防止鎂合金潛變變形，提高機(jī)械特性。
鍶被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電子合金光電管。一般情況下，鎂鋁合金材料中加入少量Sr會(huì)形成精細(xì)結(jié)構(gòu)，可有效防止鎂鋁合金材料受外部因素影響產(chǎn)生的裂紋，提高其耐潛變性能。Sr在鎂鋁合金材料中含量為1wt％～2wt％時(shí)，效果最好。
進(jìn)一步地，在該鎂鋁合金材料中，鋁(Al)的含量按重量百分比計(jì)為5％～20％，優(yōu)選8％～10％。
鋁的存在，可提供較好強(qiáng)度、硬度及可鑄性。然而，在Mg-Al基合金中在晶界常形成粗大的Mg17Al12相，這降低了合金的強(qiáng)度與塑性及耐潛變性。本案實(shí)施方式中，在含5wt％～20wt％鋁的鎂鋁合金材料中引入納米尺寸的納米碳材及鍶粒子，可使析出的Mg17Al12相的晶粒細(xì)化，從而使該鎂鋁合金材料獲得較好的耐潛變性能。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第一實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，該鎂鋁合金材料中包括含量為5％的碳納米管。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第二實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米線含量為0.1％，鋁含量為5％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第三實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米球含量為10％，鋁含量為20％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第四實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米管含量為0.1％，鍶粒子含量為1％，鋁含量為10％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第五實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米球含量為10％，鍶粒子含量為2％，鋁含量為8％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第六實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米管含量為0.5％，鍶粒子含量為1％，鋁含量為10％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第七實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米線含量為2％，鍶粒子含量為5％，鋁含量為9％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第八實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米球含量為0.5％，鍶粒子含量為1％，鋁含量為5％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明鎂鋁合金材料的第九實(shí)施例為按重量百分比計(jì)，碳納米管含量為5％，鍶粒子含量為2％，鋁含量為20％，其余為鎂及不可避免的雜質(zhì)。
上述鎂鋁合金材料中，鋁的存在可提供較好強(qiáng)度、硬度及可鑄性。納米碳材及納米級(jí)鍶粒子均具有較小的顆粒尺寸，可使晶粒細(xì)化，從而使該鎂鋁合金材料具有高的斷裂韌性，可獲得較好的耐潛變性能，阻止裂紋蔓延，提高機(jī)械特性。
本發(fā)明的鎂鋁合金材料可應(yīng)用于手機(jī)件、計(jì)算機(jī)機(jī)箱、PDA、DVD、數(shù)碼相機(jī)等電器產(chǎn)品的外殼、銘牌及其它鎂合金外觀件等產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，包括含量為0.1％～10％的納米碳材。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，納米碳材的含量為0.5％～2％。
3.如權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金材料，其特征在于該納米碳材可為碳納米管、碳納米球或碳納米線。
4.如權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，還可包括含量為5％以下的鍶。
5.如權(quán)利要求4所述的鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，鍶的含量為1％～2％。
6.如權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金材料，其特征在于鍶的粒徑為20nm～500nm。
7.如權(quán)利要求6所述的鎂鋁合金材料，其特征在于鍶的粒徑為100nm～300nm。
8.如權(quán)利要求1所述的鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，包括含量為5％～20％的鋁。
9.如權(quán)利要求8所述的鎂鋁合金材料，其特征在于按重量百分比計(jì)，鋁的含量為8％～10％。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，其包括含量為0.1％～10％的納米碳材。該鎂鋁合金材料中，按重量百分比計(jì)，鋁的含量為5％～20％。該鎂合金材料還可包括按重量百分比計(jì)含量為5％以下的鍶。
文檔編號(hào)C22C23/00GK1851021SQ20051003436
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司