[发明专利]高导热可压铸Mg-Y-Zr系多元镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导热率高耐腐蚀性好，且适合高压铸造的镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。

背景技术

航空航天、汽车和3C产品上使用的散热材料不仅要求具有良好的导热性能，而且要求密度低、强度高。室温下(20℃)纯镁的导热系数是156W/(m·K)，镁进行合金化后，其强度大幅度提高，导热系数随加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，总体呈下降趋势。商用镁合金Mg-Al系AZ91、AM60B、AZ80综合性能良好得到广泛运用，但其室温(20℃)热导率小于61W.(m.K)^-1；WE系具有优良的力学性能，能进行压铸生产，然而WE43、WE91、EW75其20℃室温热导率均小于51W.(m.K)^-1；常见的Mg-Zn系，如ZK60、ZE41A、ZC63A的室温热导率(20℃)均大于100W.(m.K)^-1，表明Mg-Zn系中的Zn元素对纯Mg的热导率影响较缓。但Mg-Zn系凝固区间大、晶粒粗大，加工过程中易开裂，用于压铸的Mg-Zn合金几乎没有。

含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205MPa、20℃时的导热系数为123.1W(m.K)^-1；CN101709418A(一种导热镁合金及其制备方法)中含锌、硅的镁合金，其抗拉强度为265-380MPa、20℃时的导热系数大于100W.(m.K)^-1；CN101709418中添加Y,其导热率并没有受严重影响，而Y合金因为其出色的熔体净化效果及良好的压铸成型性，使得Mg-Y-Zn合金成为高导热压铸镁合金研究的首选目标。

然而，Mg-Y压铸Mg合金与常用商用镁合金AZ91相比，一个很大问题是其耐腐蚀性能差。其中杂质元素Ni/Co/Fe/Cu为其重要的影响因素。考虑添加适量的Mn/Ca元素能将杂质元素置换，增加熔体的纯净度，从而提高Mg-Y合金的耐腐蚀性。Ca还能起到细晶强化的效果，提高力学性能，且对Mg合金导热率降低程度较缓；Zn与Mg具有相同的hcp结构，具有很强的时效析出效果，少量的Zn即能明显增强Mg-Y的抗拉强度；Mn还能起到晶粒细化的效果，故可以尝试在Mg-Y合金中应耐腐蚀与力学性能的要求添加Mn/Ca/Zn中的一种或多种。而Zr元素则被证明能显著细化Mg-Y系合金，是Mg-Y合金优良的变质剂。故以Mg-Y-Zr系为基础，根据不同的性能要求合理选择Zn/Mn/Ca中的一种或多种，制备高导热耐腐蚀的压铸Mg合金，成为可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种导热率和比强度高、且耐腐蚀的镁合金，该镁合金材料在20℃条件下，导热率大于100W/(m·K)，在72小时标准盐雾试验的腐蚀速率小于1g/cm²,铸锭抗拉强度大于140～190MPa，屈服强度大于100MPa，延伸率大于4％，可以用作电子器件的散热系统结构材料,也可用于一切对腐蚀性能与导热性能要求高的场合。

本发明的另一个目的是提供一种导热率和强度都比较高且耐腐蚀的镁合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种高导热压铸耐腐蚀镁合金，该镁合金的成分含量为：Y的含量为1.5～4wt.％，Mn的含量为0.001～1wt.％，Zn的含量为0.001～2wt.％，Ca的含量为0.001～1wt.％，Zr的含量为0.4～0.8wt.％，其余为Mg和不可避免的杂质元素。

在本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金，所述的Y的含量优选为为1.5～4wt.％。

在本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金，所述的Mn的含量优选为0.001～1wt.％。

在本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金，所述的Zn的含量优选为0.001～2wt.％。

在本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金，所述的Ca的含量优选为0.001～1wt.％。

在本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金中，其余含量为Mg及其它不可避免的杂质元素。

一种制备本发明的高导热压铸耐腐蚀镁合金的方法，该方法包括下述步骤：