本發(fā)明涉及電磁屏蔽材料領(lǐng)域，具體涉及一種高電磁屏蔽性能鎂合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著射頻設(shè)備功率的成倍增加，地面上的電磁輻射大幅度增加，一方面威脅人體健康，另一方面電磁之間相互干擾也容易導(dǎo)致電子設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。針對(duì)這種情況，電磁屏蔽材料研究越來(lái)越受到材料研究人員的關(guān)注。傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料主要包括銅、銀、鋁、鐵和鎳，這樣的材料雖然能夠達(dá)到一定的電磁屏蔽性能，但是還是存在密度高的缺點(diǎn)，在一些對(duì)密度要求高的領(lǐng)域(如航空航天、高精密設(shè)備等)，這些材料并不是理想的材料。針對(duì)這種情況，市面上又出現(xiàn)了復(fù)合材料以及涂層屏蔽方式，涂層屏蔽的屏蔽效果并不理想且不能作為結(jié)構(gòu)件使用。隨著研究的深入，人們想到了鎂合金，通過(guò)在鎂合金中添加少量稀土元素(y、ce、nd等)可以影響鎂合金的使用性能，但是近乎所有的研究都是朝著提升鎂合金的力學(xué)性能去的，對(duì)于提升鎂合金的電磁屏蔽能力的研究近乎沒(méi)有，鎂合金具有可以直接作為結(jié)構(gòu)件使用和密度小的優(yōu)點(diǎn)，如果能在兼顧鎂合金力學(xué)性能的同時(shí)，提升鎂合金的電磁屏蔽能力就可滿足密度和電磁屏蔽性能的要求了。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的之一是提供一種既具有較高的力學(xué)性能，同時(shí)具有高電磁屏蔽性能的鎂合金。本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案為：一種高電磁屏蔽性能鎂合金，含有鋅2.5-3.5wt.％；鋯0.15-0.35wt.％；釤0.35-1.5wt.％；其余為鎂和雜質(zhì)。本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：mg-zn系鎂合金是目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的鎂合金之一，zr(鋯)作為該系鎂合金最常用的合金化元素，可顯著細(xì)化晶粒從而提高力學(xué)性能。但晶粒的細(xì)化會(huì)顯著增加晶界面積，使mg-zn系鎂合金的電導(dǎo)率降低從而影響電磁屏蔽性能。稀土釤(sm)的添加，可在晶界及晶粒內(nèi)部形成稀土相。稀土相的析出一方面可起第二相強(qiáng)化作用，從而提高添加釤(sm)之后的鎂合金的力學(xué)性能；另一方面，稀土相的析出會(huì)消耗固溶于鎂基體內(nèi)的zn原子，從而可明顯的改善鎂合金的電磁屏蔽性能。通過(guò)添加適量(釤0.35-1.5wt.％，wt.％的含義是重量百分比)的稀土元素釤(sm)對(duì)mg-zn系鎂合金進(jìn)行合金化。所制備的含sm稀土鎂合金，因稀土釤(sm)含量較低，使最終合金密度不會(huì)顯著增加，保留了鎂合金質(zhì)輕的優(yōu)點(diǎn)，含釤(sm)稀土相的析出能提高mg-zn鎂合金的電磁屏蔽性能，在實(shí)際驗(yàn)證中我們還發(fā)現(xiàn)含釤(sm)稀土相的析出還可改善鎂合金力學(xué)性能。本發(fā)明提供的高電磁屏蔽性能鎂合金，通過(guò)在鎂合金中添加適量的稀土元素釤(sm)可顯著提高鎂合金的電磁屏蔽性能。進(jìn)一步，該鎂合金中鋅2.5wt.％，鋯0.3wt.％，釤1.0wt.％，其余為鎂和雜質(zhì)。進(jìn)一步，該鎂合金中鋅2.8wt.％，鋯0.4wt.％，釤0.9wt.％，其余為鎂和雜質(zhì)。本發(fā)明的目的之二是提供一種既具有較高的力學(xué)性能，同時(shí)具有高電磁屏蔽性能的鎂合金的制備方法，包括如下步驟：1)按鋅2.5-3.5wt.％；鋯0.15-0.35wt.％；釤0.35-1.5wt.％，余量為鎂和雜質(zhì)的組分要求稱取純鎂錠、純鋅粒、mg-zr中間合金、mg-sm中間合金，備用；2)將步驟1)稱取的各個(gè)原材料分別進(jìn)行干燥預(yù)熱2h，備用；3)將步驟2)預(yù)熱好的純鎂錠放入不銹鋼坩堝中，在保護(hù)氣體的保護(hù)下加熱升溫，待純鎂錠完全熔化后添加步驟2)預(yù)熱好的純鋅粒、mg-zr中間合金及mg-sm中間合金，保溫10-20min；待純鎂錠、mg-zr中間合金及mg-sm中間合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置10min，再將熔體澆注到金屬模具中，自然冷卻，得到鎂合金鑄錠。本發(fā)明提供的鎂合金制備工藝簡(jiǎn)單、成本低。進(jìn)一步，所述干燥預(yù)熱溫度為200℃，所述干燥預(yù)熱為一個(gè)步驟，其能夠同時(shí)達(dá)到干燥和預(yù)熱的效果。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，這樣的干燥溫度既能夠達(dá)到干燥效果，也能夠防止出現(xiàn)其他副反應(yīng)。進(jìn)一步，所述保護(hù)氣體為co2和sf6混合氣體，所述加熱升溫為加熱至710℃。co2和sf6混合氣體能夠防止純鎂錠在加熱過(guò)程中出現(xiàn)氧化反應(yīng)。進(jìn)一步，所述金屬模具在澆注前，已經(jīng)升溫至350℃進(jìn)行預(yù)熱。對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱，防止在澆注時(shí)發(fā)生意外。進(jìn)一步，co2+sf6混合氣體中，co2與sf6氣體的體積為99︰1。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，這樣的比例的保護(hù)氣體，在能夠達(dá)到較好的保護(hù)效果的同時(shí)，成本也較低。進(jìn)一步，將熔體澆注到金屬模具中采用的是底注法。這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量較好。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：實(shí)施例1一種含sm的高電磁屏蔽性能鎂合金，該鎂合金中含有：鋅2.5wt.％；鋯0.3wt.％；釤0.4wt.％；其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。本實(shí)施例所述的雜質(zhì)是不可避免的，主要是雜質(zhì)在合金的冶煉中是不可避免的存在的，就如同鋼和生鐵中也僅是含碳量不同導(dǎo)致了韌性不同一樣，因此說(shuō)雜質(zhì)是不可避免的。一種含sm的高電磁屏蔽性能鎂合金的制備方法，包括如下步驟：1)按上述成分含量要求稱取純鎂錠、純鋅粒、mg-zr中間合金、mg-sm中間合金、備用；2)將步驟1)稱取的原材料分別置于200℃條件下干燥預(yù)熱2h，備用；3)將步驟2)預(yù)熱好的純鎂錠放入不銹鋼坩堝中，在co2和sf6混合氣體(co2與sf6氣體的體積為99︰1)保護(hù)下加熱至710℃，待純鎂完全熔化后添加步驟2)預(yù)熱好的純鋅粒、mg-zr中間合金及mg-sm中間合金，保溫15min；待合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置10min，再將熔體澆注至預(yù)熱溫度為350℃的金屬型模具中，自然冷卻，得到鎂合金鑄錠。實(shí)施例2與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，該鎂合金中含有：鋅2.8wt.％；鋯0.4wt.％；釤0.9wt.％；其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。實(shí)施例3與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，該鎂合金中含有：鋅2.5wt.％；鋯0.3wt.％；釤1.0wt.％；其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。對(duì)比例1一種鋅鎂合金，該鎂合金中含有：鋅2.8wt.％；其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。其制備方法如下：1)按上述成分含量要求稱取純鎂錠、純鋅粒、備用；2)將步驟1)稱取的原材料分別置于200℃條件下干燥預(yù)熱2h，備用；3)將步驟2)預(yù)熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在co2和sf6混合氣體保護(hù)下加熱至710℃，待純鎂完全熔化后添加步驟2)預(yù)熱好的純鋅粒，保溫15min；待合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置10min，再將熔體澆注至預(yù)熱溫度為350℃的金屬型模具中，自然冷卻，得到鎂合金鑄錠。對(duì)比例2一種不含釤(sm)鎂合金，其成分含量為：鋅2.8wt.％；鋯0.3wt.％；其余為鎂和不可避免雜質(zhì)。其制備方法如下：1)按上述成分含量要求稱取純鎂錠、純鋅粒、mg-zr中間合金、備用；2)將步驟1)稱取的原材料分別置于200℃條件下干燥預(yù)熱2h，備用；3)將步驟2)預(yù)熱好的純鎂放入不銹鋼坩堝中，在co2和sf6混合氣體保護(hù)下加熱至710℃，待純鎂完全熔化后添加步驟2)預(yù)熱好的純鋅粒、mg-zr中間合金，保溫15min；待合金全部熔化后攪拌均勻并除去表面浮渣，然后靜置10min，再將熔體澆注至預(yù)熱溫度為350℃的金屬型模具中，自然冷卻，得到鎂合金鑄錠。為方便直觀的對(duì)比，我們將實(shí)施例1-3及對(duì)比例1-2中除鎂外的各組分及含量進(jìn)行列表說(shuō)明，如表1所示：鋅(wt.％)鋯(wt.％)釤(wt.％)實(shí)施例12.50.30.4實(shí)施例22.80.40.9實(shí)施例32.50.31.0對(duì)比例12.800對(duì)比例22.80.30本發(fā)明的一種高電磁屏蔽性能的含稀土sm鎂合金的電磁屏蔽性能測(cè)試方法：采用astmd4935-2010標(biāo)準(zhǔn)加工測(cè)試試樣，在na7300a矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和dr-s01法蘭同軸夾具中測(cè)試，測(cè)試樣品頻率范圍為30-1500mhz。實(shí)施例1-3以及對(duì)比例1-2得到鎂合金在不同頻率下的電磁屏蔽性能列于表2，從表2中可以看出，sm的添加在保留了zr晶粒細(xì)化作用的同時(shí)提高了鎂合金的電磁屏蔽性能。表2為實(shí)施例1-3及對(duì)比例1-2所提供的鎂合金在不同頻率下的電磁屏蔽性能。通過(guò)實(shí)施例1和實(shí)施例3可以得出結(jié)論，鎂合金中釤含量的過(guò)量增加會(huì)略微的降低鎂合金的電磁屏蔽性能。通過(guò)實(shí)施例2和對(duì)比例1可以得出結(jié)論，鎂合金中添加適量鋯和釤可顯著提高鎂合金的電磁屏蔽性能。通過(guò)實(shí)施例2和對(duì)比例2可以得出結(jié)論，鎂合金中添加適量釤可顯著提高鎂合金的電磁屏蔽性能。為了驗(yàn)證制備方法對(duì)產(chǎn)品的影響，我們選取了實(shí)施例1中組分，改變制備方法，以期獲得更優(yōu)異的制備，其過(guò)程和結(jié)果如下。對(duì)比例3與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，在步驟2)中，原材料的干燥預(yù)熱溫度為100℃，干燥預(yù)熱的時(shí)間為2h。對(duì)比例4與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，保護(hù)氣體僅為co2。對(duì)比例5與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于，未進(jìn)行步驟2)。對(duì)對(duì)比例3-5制備的產(chǎn)品，依然進(jìn)行與實(shí)施例1-3和對(duì)比例1-2相同的電磁屏蔽性能測(cè)試。得到如表2所述結(jié)果。通過(guò)對(duì)比例3-5與實(shí)施例1對(duì)比，可以得出結(jié)論，本發(fā)明中提供的干燥預(yù)熱溫度、時(shí)間，以及保護(hù)氣體對(duì)產(chǎn)品的電磁屏蔽性能是有著較好的提升的。以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過(guò)多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁(yè)12