專利名稱：導熱鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金及其制備方法。
背景技術：
20世紀90年代以來，全球掀起了鎂合金開發(fā)應用的熱潮，正成為繼鋼鐵、鋁之后 的第三大金屬工程材料。航空航天、汽車和3C產品的散熱材料不僅要求具有良好的導熱性 能，而且追求低密度、高強度，雖然鎂合金的密度低，比強度高，但是常用鎂合金的熱導率很 低，如AZ91鎂合金在20 V下的熱導率僅有58W. (m. K) ―1，所以這極大地限制了鎂合金的應用 范圍。因此，開發(fā)一種具備高強度和良好導熱性能的鎂合金就顯得尤為重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有鎂合金熱導率低的問題，提供了一種導熱鎂合金及其制備 方法。導熱鎂合金按質量百分含量由1% 7%的Zn、0. 1% 3%的Ca、0. 1% 3%的 La、0. 1%~ 3%的Ce和余量的Mg組成。導熱鎂合金的制備方法如下一、按照Zn的質量百分含量為1% 7%、Ca的質量百分含量為0. 1 % 3%、La 的質量百分含量為0. 1% 3%、Ce的質量百分含量為0. 1% 3%和余量為Mg的比例稱 取純Mg錠、純Zn錠、純Ce、Mg-La中間合金和Mg_Ca中間合金；二、將純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金放入熔煉爐中，在720°C 830°C、SF6氣 體保護下至純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金完全熔化，加入純Ce，在750°C 830°C、SF6 氣體保護下至純Ce完全熔化，然后加入Mg-La中間合金，同時加入RJ-5溶劑，在750°C 830°C、SF6氣體保護下至Mg-La中間合金完全熔化，得到熔體；三、將熔煉爐內溫度調節(jié)至720°C 810°C，向熔體中通入經(jīng)720°C 810°C預 熱過的Ar氣，同時加入RJ-5溶劑，進行精煉，精煉5min 15min，得到精煉熔體，然后在 0. OlMPa 0. 02MPa的條件下將熔煉爐內的精煉熔體轉入靜置爐中，在750°C 820°C下靜 置80min 120min，然后降溫至680°C 725°C，得到待澆鑄熔體；四、以25mm/min 50mm/min的澆鑄速度將待澆鑄熔體注入鑄造機中，采用室溫的 冷卻水，在冷卻水壓力0. 015MPa 0. 4MPa的條件下冷卻成型，得到導熱鎂合金；步驟二中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% 2% ;步驟三中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% 2% ;步驟一所述Mg-La中間合金中La的質量含量為20% ；步驟一所述Mg-Ca中間合金中Ca的質量含量為15%。本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明制備的導熱鎂合金(Mg-Zn-Ca-La-Ce系合金)在室溫下 的熱導率大于125W. (m. K)-1 ;二、本發(fā)明制備的導熱鎂合金(Mg-Zn-Ca-La-Ce系合金)在室 溫下的屈服強度大于300MPa,抗拉強度大于340MPa。


〔0015〕 圖1是實驗一所得導熱鎂合金的光學顯微組織圖；圖2是實驗二所得導熱鎂合金 的光學顯微組織圖。
具體實施例方式
〔0016〕 本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
〔0017〕具體實施方式
一本實施方式中導熱鎂合金按質量百分含量由15^ 75^的211、 0丨1^ 3^的01、0丨1^ 3^的匕上1^ 3^的和余量的啦組成。
〔0018〕具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述導熱鎂合金按質量 百分含量由2^ 6^的211、1^ 2丨5^的01、1^ 1. 5^的1^、1^ 2丨5^的16和余量 的啦組成。其它與具體實施方式
一相同。
〔0019〕具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是所述導熱鎂合金按質量 百分含量由5^的211、1. 5 ^的01、1. 5 ^的匕、1. 5^的 和余量的啦組成。其它與具體 實施方式一相同。
〔0020〕具體實施方式
四本實施方式導熱鎂合金的制備方法如下
〔0021〕 一、按照211的質量百分含量為1^ 7^、01的質量百分含量為1^ 3^、的質量百分含量為0丨1^ 3^、仏的質量百分含量為0丨1^ 3^和余量為啦的比例稱 取純啦錠、純211錠、純06、中間合金和啦-&中間合金；
〔0022〕 二、將純啦錠、純211錠和&中間合金放入熔煉爐中，在7201 8301、氣 體保護下至純啦錠、純211錠和中間合金完全熔化，加入純06，在7501 8301、36 氣體保護下至純仏完全熔化，然后加入啦-匕中間合金，同時加入耵-5溶劑，在7501 83000、8？6氣體保護下至中間合金完全熔化，得到熔體；
〔0023〕 三、將熔煉爐內溫度調節(jié)至720 810，向熔體中通入經(jīng)720 810預 熱過的紅氣，同時加入町-5溶劑，進行精煉，精煉5111111 15111111，得到精煉熔體，然后在 0丨011？^ 0丨021？^的條件下將熔煉爐內的精煉熔體轉入靜置爐中，在750。〇 820。〇下靜 置80111111 120111111，然后降溫至680。0 725。0，得到待澆鑄熔體；
〔0024〕 四、以25臟加111 50臟加111的澆鑄速度將待澆鑄熔體注入鑄造機中，采用室溫的 冷卻水，在冷卻水壓力0丨0151？^ 0丨41？8的條件下冷卻成型，得到導熱鎂合金；
〔0025〕 步驟二中耵-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1^ 2^ ；
〔0026〕 步驟三中耵-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1^ 2^。
〔0027〕 本實施方式中步驟二及步驟三中所述的耵-5溶劑由洛陽市興隆化工有限責任公 司生產。
〔0028〕具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
四不同的是步驟一所述中間 合金中匕的質量含量為20其它與具體實施方式
四相同。
〔0029〕具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
四或五不同的是步驟一所述 中間合金中⑶的質量含量為15^。其它與具體實施方式
四或五相同。
〔0030〕具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟二中在800°C、SF6氣體保護下至純Mg錠、純Zn錠和Mg_Ca中間合金完全熔化，加入純Ce。其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟三中將熔 煉爐內溫度調節(jié)至800°C，向熔體中通入經(jīng)800°C預熱過的Ar氣，同時加入RJ-5溶劑，進行 精煉。其它與具體實施方式
一至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟三中在 800°C下靜置lOOmin。其它與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是步驟三中然后 降溫至700°C，得到待澆鑄熔體。其它與具體實施方式
一至九之一相同。采用下述實驗驗證本發(fā)明的效果實驗一導熱鎂合金的制備方法如下—、按照Zn的質量百分含量為3%、Ca的質量百分含量為0. 5%>La的質量百分含 量為0. 5%、Ce的質量百分含量為0. 2%和余量為Mg的比例稱取純Mg錠、純Zn錠、純Ce、 Mg-La中間合金和Mg-Ca中間合金；二、將純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金放入熔煉爐中，在780°C、SF6氣體保護 下至純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金完全熔化，加入純Ce，在780V、SF6氣體保護下至 純Ce完全熔化，然后加入Mg-La中間合金，同時加入RJ-5溶劑，在780°C、SF6氣體保護下 至Mg-La中間合金完全熔化，得到熔體；三、將熔煉爐內溫度調節(jié)至760°C，向熔體中通入經(jīng)760°C預熱過的Ar氣，同時加 入RJ-5溶劑，進行精煉，精煉5min，得到精煉熔體，然后在0. 015MPa的條件下將熔煉爐內的 精煉熔體轉入靜置爐中，在750°C下靜置lOOmin，然后降溫至700°C，得到待澆鑄熔體；四、以42mm/min的澆鑄速度將待澆鑄熔體注入鑄造機中，采用室溫的冷卻水，在 冷卻水壓力0. 3MPa的條件下冷卻成型，得到導熱鎂合金；步驟二中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% ；步驟三中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1 %。本實驗所得導熱鎂合金的合金成分為Mg-2. 8Zn-0. 5Ca_0. 4La_0. 2Ce，其光學顯微 組織如圖1所示。將所得的導熱鎂合金經(jīng)過350°C擠壓、在200°C的條件下熱處理18小時 后，在20°C下，Mg-2. 8Zn-0. 5Ca_0. 4La_0. 2Ce合金(本實驗所得導熱鎂合金)的熱導率為 128W. (m.Kr，屈服強度為304MPa，抗拉強度為347MPa。實驗二導熱鎂合金的制備方法如下—、按照Zn的質量百分含量為5. 5%> Ca的質量百分含量為0. 5%> La的質量百 分含量為0. 5%,Ce的質量百分含量為0. 5%和余量為Mg的比例稱取純Mg錠、純Zn錠、純 Ce、Mg-La中間合金和Mg_Ca中間合金；二、將純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金放入熔煉爐中，在780°C、SF6氣體保護 下至純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金完全熔化，加入純Ce，在780V、SF6氣體保護下至 純Ce完全熔化，然后加入Mg-La中間合金，同時加入RJ-5溶劑，在780°C、SF6氣體保護下 至Mg-La中間合金完全熔化，得到熔體；
三、將熔煉爐內溫度調節(jié)至760°C，向熔體中通入經(jīng)760°C預熱過的Ar氣，同時加 入RJ-5溶劑，進行精煉，精煉5min，得到精煉熔體，然后在0. 015MPa的條件下將熔煉爐內的 精煉熔體轉入靜置爐中，在750°C下靜置lOOmin，然后降溫至700°C，得到待澆鑄熔體；四、以43mm/min的澆鑄速度將待澆鑄熔體注入鑄造機中，采用室溫的冷卻水，在 冷卻水壓力0. 3MPa的條件下冷卻成型，得到導熱鎂合金；步驟二中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% ；步驟三中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1%。本實驗所得導熱鎂合金的合金成分為Mg_5. 3Zn-0. 4Ca_0. 6La_0. 5Ce,其光學顯微 組織如圖2所示。將所得的導熱鎂合金經(jīng)過350°C擠壓、在200°C的條件下熱處理18小時 后，在20°C下，Mg-5. 3Zn-0. 4Ca_0. 6La_0. 5Ce (本實驗所得導熱鎂合金)的熱導率為125W. (m. K)—1，屈服強度為311MPa，抗拉強度為354MPa。
權利要求
1.導熱鎂合金，其特征在于所述導熱鎂合金按質量百分含量由1% 7%的21!、 0. 1% 3%的Ca、0. 1% 3%的La、0. 1% 3%的Ce和余量的Mg組成。
2.根據(jù)權利要求1所述導熱鎂合金，其特征在于所述導熱鎂合金按質量百分含量由 2% 6%的Zn、l% 2. 5%的Ca、l% 2. 5%的La、l% 2. 5%的Ce和余量的Mg組成。
3.根據(jù)權利要求1所述導熱鎂合金，其特征在于所述導熱鎂合金按質量百分含量由 5%的Zn、l. 5%的Ca、l. 5%的La、l. 5%的Ce和余量的Mg組成。
4.權利要求1所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于導熱鎂合金的制備方法如下一、按照Zn的質量百分含量為1% 7 %、Ca的質量百分含量為0. 1 % 3 %、La的質 量百分含量為0. 1% 3%、Ce的質量百分含量為0. 1% 3%和余量為Mg的比例稱取純 Mg錠、純Zn錠、純Ce、Mg-La中間合金和Mg_Ca中間合金；二、將純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金放入熔煉爐中，在720°C 830°C、SF6氣體保 護下至純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金完全熔化，加入純Ce，在750°C 830°C、SF6氣體 保護下至純Ce完全熔化，然后加入Mg-La中間合金，同時加入RJ-5溶劑，在750°C 830°C、 SF6氣體保護下至Mg-La中間合金完全熔化，得到熔體；三、將熔煉爐內溫度調節(jié)至720°C 810°C，向熔體中通入經(jīng)720°C 810°C預熱過的Ar 氣，同時加入RJ-5溶劑，進行精煉，精煉5min 15min，得到精煉熔體，然后在0. OlMPa 0. 02MPa的條件下將熔煉爐內的精煉熔體轉入靜置爐中，在750°C 820°C下靜置80min 120min，然后降溫至680°C 725°C，得到待澆鑄熔體；四、以25mm/min 50mm/min的澆鑄速度將待澆鑄熔體注入鑄造機中，采用室溫的冷卻 水，在冷卻水壓力0. 015MPa 0. 4MPa的條件下冷卻成型，得到導熱鎂合金；步驟二中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% 2% ;步驟三中RJ-5溶劑的加入量為導熱鎂合金質量的1% 2%。
5.根據(jù)權利要求4所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟一所述Mg-La中間合 金中La的質量含量為20%。
6.根據(jù)權利要求4所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟一所述Mg-Ca中間合 金中Ca的質量含量為15%。
7.根據(jù)權利要求4、5或6所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟二中在800°C、 SF6氣體保護下至純Mg錠、純Zn錠和Mg-Ca中間合金完全熔化，加入純Ce。
8.根據(jù)權利要求4、5或6所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟三中將熔煉爐 內溫度調節(jié)至800°C，向熔體中通入經(jīng)800°C預熱過的Ar氣，同時加入RJ-5溶劑，進行精 煉。
9.根據(jù)權利要求4、5或6所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟三中在800°C 下靜置lOOmin。
10.根據(jù)權利要求4、5或6所述導熱鎂合金的制備方法，其特征在于步驟三中然后降溫 至700°C，得到待澆鑄熔體。
全文摘要
導熱鎂合金及其制備方法，它涉及一種鎂合金及其制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鎂合金熱導率低的問題。導熱鎂合金由Zn、Ca、La、Ce和余量的Mg組成。制備方法如下一、將純Mg錠、純Zn錠、純Ce、Mg-La中間合金和Mg-Ca中間合金熔煉，得到熔體；二、制備待澆鑄熔體；三、將待澆鑄熔體注入鑄造機中，冷卻成型，得到導熱鎂合金；本發(fā)明的優(yōu)點一、本發(fā)明制備的導熱鎂合金(Mg-Zn-Ca-La-Ce系合金)在室溫下的熱導率大于125W.(m.K)-1；二、本發(fā)明制備的導熱鎂合金(Mg-Zn-Ca-La-Ce系合金)在室溫下的屈服強度大于300MPa，抗拉強度大于340MPa。
文檔編號C22C23/06GK102719716SQ20121016801
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權日2012年5月28日
發(fā)明者喬曉光, 吳昆 , 應韜, 杜玉洲, 王曉軍, 胡小石, 鄭明毅, 鐮土重晴 申請人:哈爾濱工業(yè)大學