一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型鎂合金及其制備方法，尤其涉及一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類社會的發(fā)展，世界能源危機與環(huán)境污染等問題目趨嚴重，金屬材料的消 耗與日倶增，地球表殼的資源日趨貧化。合理使用和保護資源，保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展， 已經(jīng)成為社會各界共同關(guān)心的問題。作為一種環(huán)境友好的輕型材料，鎂合金具有高比強度、 高比剛度、優(yōu)良的電磁屏蔽性能、優(yōu)異的阻尼減震性能以及優(yōu)異的鑄造、切削加工性能和易 回收等特點，已經(jīng)發(fā)展成為繼鋼鐵和鋁之后的第三類金屬結(jié)構(gòu)材料，在汽車工業(yè)、航空工 業(yè)、電子通訊工業(yè)以及國防軍工等領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。
[0003] 鎂合金是密排六方結(jié)構(gòu)，室溫塑性加工能力差，所以目前還只有鑄造鎂合金得到 了大量的應(yīng)用。目前廣泛應(yīng)用的鎂合金牌號有AZ.AM系列壓鑄鎂合金，以及添加堿土元素的 耐熱鎂合金Mg-Al-Ca(AX)系和Mg-Al-Sr(AJ)系。含有稀土元素的鎂合金也具有相關(guān)研究報 道，例如CN200510038359.9公開了一種高強韌性耐熱稀土鎂合金，其成分的重量百分配比 為：2~4%Α1，0·8~2.0%1^，0.1~0.4%]\111，0.3~1.5%513,0.001~0.003%86，其余為1%。 CN201110069380.0公開一種低成本、高強度的Mg-Al-Mn-xCe稀土壓鑄鎂合金，包括下列原 料:在Mg-Al-Μη合金中添加了占該Mg-Al-Mn-xCe稀土鎂合金重量百分比為0.1~1.5 %的 Ce，所述Mg-Al-Mn合金中A1的重量百分比為6.0%，Mn的重量百分比為0.27%，余量為Mg。專 利CN201210294073.7公開一種含稀土耐熱鎂合金，按質(zhì)量百分數(shù)wt%計算由以下化學成分 組成:A1:3 · 5-4 · 4，RE: 5 · 5-6 · 4，Mn: 0 · 17-0 · 25;其中RE為鈰，鑭和釹，其重量比例為Ce:La: Nd=(35-40) :(60-55): 5。其合金的室溫和高溫力學性能優(yōu)于AE44合金，可在180°C/80MPa 條件下長期工作，可以用于自動變速箱殼體等對材料高溫蠕變性能要求較高的部件。
[0004]但是因為鎂合金的特性、相比較同類型的鋁合金，鎂合金存在導(dǎo)熱率低的問題，無 法滿足散熱的要求。申請人發(fā)現(xiàn)AZ.AM系列壓鑄鎂合金、添加堿土元素的耐熱鎂合金Mg-Al-Ca(AX)系和Mg-Al-Sr(AJ)系鎂合金、已有的含有稀土元素的鎂合金同樣存在導(dǎo)熱率低的問 題。低導(dǎo)熱率不能鑄造尺寸復(fù)雜的鎂合金件以及不能滿足通訊及軍工零部件領(lǐng)域的高導(dǎo)熱 率要求，限制了鎂合金的運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高熱導(dǎo)率兼具高強度的新 型鎂合金及其制備方法。
[0006]本發(fā)明提供的一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金，其技術(shù)方案是：
[0007] -種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金，包括以下重量百分比的化學組分:3.0~6.8%的A1、 0.3~0.8%的Μη、2.8~4.8%的四元混合稀土、余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土 含有La、Ce、Pr和Nd四種稀土元素。
[0008] 優(yōu)選地，包括以下重量百分比的化學組分:3.0~6.8 %的A1、0.3~0.5 %的Μη、3.0 ~4.8%的四元混合稀土、余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土含有La、Ce、Pr和Nd四 種稀土元素。
[0009] 優(yōu)選地，包括以下重量百分比的化學組分：3.5~6.2%的A1、0.3~0.45 %的Μη、 3.0~4.8%的四元混合稀土、余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土含有La、Ce、Pr和 Nd四種稀土元素。
[0010] 優(yōu)選地，包括以下重量百分比的化學組分：4.0~5.5%的A1、0.3~0.45 %的Μη、3.5~4.8%的四元混合稀土、余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土含有La、Ce、Pr和 Nd四種稀土元素。
[0011] 優(yōu)選地，包括以下重量百分比的化學組分:4.0~5.0 %的A1、0.35~0.45 %的Mn、 3.5~4.5%的四元混合稀土、余量為Mg和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土含有La、Ce、Pr和 Nd四種稀土元素。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金的制備方法，其技術(shù)方案是：
[0013] -種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金的制備方法，包括以下步驟：
[0014] (1)、原料準備:按重量百分配比計算，將3.0~6.8%的A1、0.3~0.8%的Μη、2.8~ 4.8 %的四元混合稀土、余量為Mg配取合金原料，其中四元混合稀土含有La、Ce、Pr和Nd四種 稀土元素；
[0015] (2)、合金熔煉:首先利用熔化設(shè)備將鎂錠熔化，升溫到730~760°C后加入AL和Mn， 充分合金化后利用氬氣進行精煉，撈掉精煉產(chǎn)生的浮渣和底渣，靜置40~60分鐘;然后用鐘 罩把四元混合稀土放入到鎂液中，等候20~60秒后搖動熔化設(shè)備3-5分鐘;最后吹氬氣使四 元混合稀土全部熔化混合形成合金溶液；
[0016] (3)、饒注鑄錠:對合金溶液取樣測試合格后進行鑄錠饒注，得到鎂合金鑄錠。
[0017] 優(yōu)選地，熔化設(shè)備是坩堝。
[0018] 優(yōu)選地，鎂錠是鎂含量為99.95 %的鎂錠。
[0019] 優(yōu)選地，加入AL、Mn和四元混合稀土之前對AL、Mn和四元混合稀土進行預(yù)熱，預(yù)熱 溫度是200~300°C。
[0020] 本發(fā)明的實施包括以下技術(shù)效果：
[0021] 本發(fā)明提供了一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金，由于添加有特定含量和組分的稀土元 素和其它合金元素，其固溶強化作用和細晶強化作用明顯，除了具有傳統(tǒng)的高強鎂合金的 強度之外，其導(dǎo)熱率大大提高，通過壓鑄成型可以加工出尺寸多樣的鎂合金壓鑄件;具有良 好的熱導(dǎo)率，能夠滿足通訊及軍工零部件對熱導(dǎo)率的要求，改善傳熱方式，拓展了鎂合金的 運用領(lǐng)域。
[0022] 本發(fā)明提供的一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金的制備方法的工藝要求簡單，能滿足工 業(yè)化生產(chǎn)要求，能夠降低鎂合金鑄件的縮孔、縮松和偏析等缺陷，非常適于廣泛推廣。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明加以詳細說明，需要指出的是，所描述的實施例僅旨 在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0024]為解決現(xiàn)有鎂合金熱導(dǎo)率低的問題，本發(fā)明開發(fā)了一種含四元混合稀土的高熱導(dǎo) 率鎂合金，包括以下重量百分比的化學組分:3.0~6.8%的A1 (鋁）；0.3~0.8%的Μη(錳）； 2.8~4.8%的四元混合稀土，余量為Mg(鎂)和不可避免的雜質(zhì)；四元混合稀土含有La(鑭）、 Ce(鈰）、Pr(鐠）和Nd(釹）四種稀土元素。含有上述合金組分的鎂合金既能達到傳統(tǒng)的高強 鎂合金的強度，還使其導(dǎo)熱率和導(dǎo)電率大大提高。通過壓鑄成型可以加工出尺寸多樣的鎂 合金壓鑄件，具有良好的熱導(dǎo)率和導(dǎo)電率，能夠滿足通訊及軍工零部件對熱導(dǎo)率和導(dǎo)電率 的要求，改善傳熱方式，拓展了鎂合金的運用領(lǐng)域。下述為具體實施例。
[0025] 實施例1
[0026]本實施提供的一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金的制備方法，包括以下步驟：
[0027] (1 )、原料準備：按重量百分配比計算，將3.0 %的A1、0.65 %的Μη、3.5 %的四元混 合稀土、余量為Mg配取合金原料，其中四元混合稀土含有La、Ce、Pr和Nd四種稀土元素。 [0028] (2 )、合金熔煉:首先利用熔化設(shè)備(例如坩堝)將鎂錠熔化，升溫到730°C后加入AL 和Μη;充分合金化后利用氬氣進行精煉，撈掉精煉產(chǎn)生的浮渣和底渣，靜置40分鐘；然后用 鐘罩把四元混合稀土緩慢放入到鎂液中，等候30秒，等候過程中只可輕微左右搖動，特別是 不要大輻度上下?lián)u動，以免稀土沉入爐底，再往前后左右方向搖動熔化設(shè)備3分鐘；最后吹 氬氣使四元混合稀土全部熔化混合形成合金溶液;本實施例中鎂錠優(yōu)選鎂含量為99.95 % 的鎂錠，加入的AL和Μη是具有相應(yīng)比例的AL-Mn合金（即所添加的AL-Mn合金中AL占比 82.19%，Mn占比17.81 % )，作為進一步優(yōu)選加入AL、Mn和四元混合稀土之前對AL、Mn和四元 混合稀土進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度可以是200°C。
[0029] (3)、澆注鑄錠:對合金溶液取樣測試合格后進行鑄錠澆注，得到鎂合金鑄錠。
[0030] 實施例2
[0031]本實施提供的一種具有高熱導(dǎo)率的鎂合金的制備方法，包括以下步驟：
[0032] (1 )、原料準備：按重量百分配比計算，將4 · 0 %的A1、0 · 35 %的Μη、2 · 8 %的四元混 合稀土、余量為Mg配取合金原料，其中四元混合稀土是La、Ce、Pr和Nd四種稀土元素。
[0033] (2)、合金熔煉:首先利用熔化設(shè)備(例如坩堝)將鎂錠熔化，升溫到740°C后加入AL 和Μη;充分合金化后利用氬氣進行精煉，撈掉精煉產(chǎn)生的浮渣和底渣，靜置50分鐘；然后用 鐘罩把四元混合稀土緩慢放入到鎂液中，等候20秒，等候過程中只可輕微上下左右搖動，特 別是不要大輻度上下?lián)u動，以免稀土沉入爐底，再往前后左右方向搖動熔化設(shè)備4分鐘；最 后吹氬氣使四元混合稀土全部熔化混合形成合金溶液；本實施例中鎂錠優(yōu)選鎂含量為 99.95 %的鎂錠，作為進一步優(yōu)選加入AL、Mn和四元混合稀土之前對AL、Mn和四元混合稀土 進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度可以是250°