一種鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鎂合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鎂在所有的工程金屬中最顯著的特點(diǎn)就是質(zhì)量輕，它的密度只有1. 78g/cm3， 約為鋼的2/9,鋁的2/3,是迄今具有工程應(yīng)用價(jià)值的最輕金屬材料。而且鎂合金具有較高 的比強(qiáng)度和比剛度、更好的減震性能、更強(qiáng)的抗輻射能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，隨著電子產(chǎn)品變的 越來越薄、越來越輕、功能越來越多，高強(qiáng)度高導(dǎo)熱的鎂合金成為重要的候選結(jié)構(gòu)材料。
[0003] 電子產(chǎn)品由于通常需要復(fù)雜精密的結(jié)構(gòu)件，因此壓鑄合金成為常用的結(jié)構(gòu)件。然 而目前常用的壓鑄鎂合金屬于AZ91系列合金，該類合金具有良好的鑄造性能及機(jī)械強(qiáng)度， 經(jīng)熱處理后的材料的強(qiáng)度甚至可以超過ZL104合金，因此得到廣泛應(yīng)用。但該類合金的導(dǎo) 熱系數(shù)只有70WAm ?!()，遠(yuǎn)低于鑄造的鋁合金的lOOWAm ?!()以上的導(dǎo)熱系數(shù)，因此現(xiàn)有鎂 合金作為電子產(chǎn)品的零部件極大地影響了電子產(chǎn)品對散熱的要求。
[0004] 因此迫切需要一種既具有優(yōu)良的機(jī)械性能又具有高導(dǎo)熱系數(shù)的鎂合金，以便滿足 電子產(chǎn)品發(fā)展的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的高機(jī)械性能的鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)較低的缺陷，提供 了一種能夠兼具高機(jī)械性能和高導(dǎo)熱性能的鎂合金及其制備方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鎂合金，其中，按照重量百分比計(jì)，該鎂合金 的組成成分為：鎂的含量為84-96. 9重量％，鋅的含量為2-6重量％，錯(cuò)的含量為1-4重量％， 猛的含量為〇. 1_2重量％，紀(jì)的含量為大于0重量％且為2重量％以下，X的含量為大于0 重量％且為2重量％以下，X為娃和/或鈹，余量為不可避免的雜質(zhì)元素。
[0007] 本發(fā)明還提供了上述鎂合金的制備方法，其中，該方法包括：將金屬原料進(jìn)行配比 冶煉，金屬原料的配比使得所述金屬原料中鎂的含量為84-96. 9重量％，鋅的含量為2-6重 量％，錯(cuò)的含量為1-4重量％，猛的含量為0. 1-2重量％，紀(jì)的含量為大于0重量％且為2重 量％以下，X的含量為大于0重量％且為2重量％以下，X為娃和/或鈹。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的鎂合金及其制備方法，將該鎂合金的組成成分控制在：鎂的含量為 84-96. 9重量％，鋅的含量為2-6重量％，鋁的含量為1-4重量％，錳的含量為0. 1-2重量％， ?乙的含量為大于〇重量％且為2重量％以下，X的含量為大于0重量％且為2重量％以下， X為硅和/或鈹?shù)姆秶鷥?nèi)，可以得到屈服強(qiáng)度高于160MPa、導(dǎo)熱系數(shù)高于90WAm ? K)且延 伸率高于3%的鎂合金，甚至可以得到屈服強(qiáng)度高于170MPa、導(dǎo)熱系數(shù)高于120WAm ? K)且 延伸率高于5%的鎂合金。
[0009] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0011] 本發(fā)明提供了一種鎂合金，其中，按照重量百分比計(jì)，該鎂合金的組成成分為：鎂 (Mg)的含量為84-96. 9重量％，鋅（Zn)的含量為2-6重量％，鋁（A1)的含量為1-4重量％， 猛（Mn)的含量為0. 1-2重量％，紀(jì)的含量為大于0重量％且為2重量％以下，X的含量為大 于0重量％且為2重量％以下，X為娃（Si)和/或鈹（Be),余量為不可避免的雜質(zhì)元素。
[0012] 盡管當(dāng)鎂合金的組成成分在上述范圍內(nèi)時(shí)，就可以具有高機(jī)械性能和高導(dǎo)熱性 能，但是，為了得到更高機(jī)械性能和更高導(dǎo)熱系數(shù)的鎂合金，優(yōu)選按照重量百分比計(jì)，所述 鎂合金的組成成分為：鎂的含量為88. 1-95. 6重量％，鋅的含量為3-5重量％，鋁的含量為 1-3重量％，錳的含量為0. 4-1. 8重量％，釔的含量為大于0重量％且為1重量％以下，硅彡1 重量％，鈹< 〇. 1重量％，其中娃和鈹?shù)目偭看笥讴栔亓浚?，余量為不可避免的雜質(zhì)元素。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明，在所述鎂合金中引入有A1元素。通過引入A1元素可以改善鎂合金 的鑄造性能、耐腐蝕性和機(jī)械性能，但是A1元素的引入會(huì)導(dǎo)致鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)降低。因 此，為了既能夠利用A1元素的鑄造性能、耐腐蝕性能和機(jī)械性能，又不降低鎂合金的導(dǎo)熱 性能，在本發(fā)明中，所述鎂合金中加入的A1元素的含量為1-4重量％，優(yōu)選為1-3重量％。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，在所述鎂合金中引入有Zn元素。Zn元素是鎂合金的重要的合金化元 素之一，Zn元素的加入可以提高A1元素在鎂合金中的固溶度，從而提高A1的固溶強(qiáng)化作 用。同時(shí)，隨著熔煉后的溫度的降低，Zn元素可以吸出強(qiáng)化相MgZn，因此Zn元素具有顯著 的固溶強(qiáng)化作用。另外，金屬Zn是低熔點(diǎn)的金屬，可以顯著地降低鎂合金的熔點(diǎn)，從而改善 鎂合金的鑄造性能。并且，本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，Zn元素對鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)影響非 常小，因此，在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)Zn元素的上述重要性能，所述鎂合金中加入的Zn元素的 含量在2-6重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在3-5重量％的范圍內(nèi)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，在所述鎂合金中引入有Y元素。通過引入稀土元素Y元素可以增大 鎂合金中的合金結(jié)晶溫度的間隔，因此可以顯著改善鎂合金的鑄造性能，同時(shí)，Y元素在鎂 合金中具有較大的固溶度，而且隨著熔煉后溫度的降低，可以吸出強(qiáng)化相。因此，Y元素的 加入可以提高鎂合金的屈服強(qiáng)度。然而，本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，Y元素的加入會(huì)大幅地 降低鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，在本發(fā)明中，所述鎂合金中加入的Y元素的含量為0重量％ 以上且為2重量％以下，例如0. 1-2重量％。優(yōu)選地，所述鎂合金中加入的Y元素的含量為 0重量％以上且為1重量％以下，例如0. 1-1重量％。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，在所述鎂合金中引入有Mn元素。通過引入Mn元素可以提高鎂合金 的腐蝕性能，并且Mn元素可以與鎂合金中的雜質(zhì)Fe形成高熔點(diǎn)的沉淀而析出，從而凈化鎂 合金的熔體。然而，Mn元素的含量過高會(huì)降低鎂合金的機(jī)械性能，因此，在本發(fā)明中，所述 鎂合金中加入的Mn元素的含量為0. 1-2重量％,優(yōu)選為0. 4-1. 8重量％。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，在所述鎂合金中引入X，X為硅和/或鈹，其中，X的總量為大于0重 量％且為2重量％以下。
[0018] 其中，如果在鎂合金中引入Si元素，則Si元素可以與其中的Mg元素形成Mg2Si 強(qiáng)化相，使得鎂合金具有較高的熔點(diǎn)、較高的硬度和較低的膨脹系數(shù)，從而改善鎂合金的機(jī) 械性能。另外，本發(fā)明的發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，Si元素的引入對鎂合金的導(dǎo)熱性能影響較小，因 此，本發(fā)明中，所述鎂合金中可以加入的Si元素，Si元素的含量優(yōu)選為1重量％以下，更優(yōu) 選為0. 1-1重量％。
[0019] 另外，如果在鎂合金中引入Be元素，Be元素可以在鎂合金熔體的表面形成致密的 BeO填充到疏松的MgO膜層中，降低鎂合金熔體與外界的表面接觸，并且Be元素還是壓鑄鎂 合金時(shí)的重要的阻燃元素，同時(shí)，Be元素還可以改善鎂合金的導(dǎo)熱性能，因此，在本發(fā)明中， 所述鎂合金中可以加入Be元素，Be元素的含量優(yōu)選為0. 1重量％以下，更優(yōu)選為0. 04-0. 1 重量0/〇。
[0020] 通常，鎂合金中的不可避免雜質(zhì)主要包括：鐵（Fe)、銅（Cu)、鎳（Ni)和鈷（Co)。為 了避免因上述不可避免雜質(zhì)導(dǎo)致的鎂合金耐腐蝕性的降低的缺陷，在本發(fā)明所述不可避免 的雜質(zhì)元素中，F(xiàn)e < 0. 01重量％，Cu < 0. 01重量％，Ni < 0. 01重量％，Co < 0. 01重量％。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的鎂合金，當(dāng)控制鎂合金的組成成分在鎂的含量為84-96. 9重量％，鋅 的含量為2-6重量％，錯(cuò)的含量為1-4重量％，猛的含量為0. 1-2重量％，紀(jì)的含量為大于0 重量％且為2重量％以下，X的含量為大于0重量％且為2重量％以下，X為娃和/或鈹， 余量為不可避免的雜質(zhì)元素的范圍內(nèi)時(shí)，可以得到較高機(jī)械性能和較高導(dǎo)熱性能，以及優(yōu) 良的鑄造性能的鎂合金，優(yōu)選情況下，所述鎂合金具有的導(dǎo)熱系數(shù)為90WAm ? K)以上，屈 服強(qiáng)度為120MPa以上，延伸率為3%以上。更優(yōu)選情況下，所述鎂合金具有的導(dǎo)熱