[发明专利]一种新型阻燃且具有高传热性能的镁合金及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种新型阻燃且具有高传热性能的镁合金及其加工工艺。按照重量百分比,该合金的成分为:P:0.2‑0.4wt.%,Li:0.4‑0.6wt.%,In:3.0‑4.2wt.%,Re:0.3‑0.5wt.%,Co:4.0‑5.0wt.%,Ta:0.4‑0.6wt.%,Ge:1.0‑2.0wt.%,Al:6.0‑8.0wt.%，余量为镁。该材料提供了由于摩擦或者外火升温而导致镁合金燃烧的阻燃方案。可以预料，该合金的实施和产业化会大大推动我国在轻量化的领域对阻燃镁合金的商业需求。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镁合金。

背景技术

随着现代科技的不断发展，金属材料的消耗与日俱增，金属矿产资源逐渐趋于枯竭。镁是地球上储量最丰富的元素之一，在地壳表层金属矿的资源含量为2.3%，位居常用金属的第4 位。镁合金密度约为铝合金的三分之二，不到钛合金的一半，轻量化优势明显。该合金最大的特点是强度高、耐冲击、散热好、尺寸稳定和弹性模量大，承受冲击载荷能力比铝合金强。这些特性使镁合金应用领域十分广泛，如交通运输、电子工业、军工等领域。

凭借着速度快、能耗低、环境舒适的设计特点，高铁在现代运输手段中占据着极其重要的位置。为了保证这些方面特性的优化，列车轻量化是非常必要的技术，因而镁合金在高铁领域有很重要的用途。目前，法国、日本、中国等多个国家的高铁，已经在大量使用镁合金制作零部件，成为了高速列车轻量化的关键材料。

然而，镁合金用作旋转部件时，容易发生镁着火，这种情况主要由旋转叶片与发动机箱体内壁摩擦导致叶片尖端局部受热而引起。因为镁的特点之一是在高温下生成的氧化镁并不能在镁合金表面形成一层致密的保护膜。所以，镁和铝不一样，不能用氧化膜来保护自己，在高温下极其容易燃烧。镁合金着火危害巨大，会造成了极其惨重的损失。镁火一旦发生，在高温、高压和高速的气流环境中呈裂变式发展，零部件持续燃烧时间不超过20s，难以采取有效的灭火措施，造成零件烧损或者烧穿，甚至烧毁整个机械装置。因此，彻底根除镁火已成为全世界关注的重要问题，各国学者近年来积极开展了镁合金阻燃技术的研究。

传统上，要解镁合金的燃烧问题，需要从三个方面入手：（a）进行合金化，使得在镁合金熔化的前沿形成覆盖作用的氧化物来隔绝氧气的接触。一般而言，目前是通过在镁合金中添加Ca元素来实现的。氧化过程中形成的CaO和MgO覆盖物会起到阻燃的作用。（b）提高镁合金的导热性能，使得镁合金受到摩擦还没有起火的时候，热量能够快速的散发出去，从而降低镁合金着火的可能性。这种设计思路对于镁合金这种活动性很大的元素而言只能起到辅助的作用。（c）通过合金化的办法来减低镁合金氧化物的生成热，也就是降低镁合金氧化时放出的热量。考虑到镁合金的活动性，这种设计理念也只能起到一定的辅助作用，而不能完全消除镁火。

随着中国的镁合金工业稳步发展，镁材应用逐年扩大。特别是随着各行业技术不断更新，设备向大型化、自动化、连续化和轻量化方向发展，镁材的应用范围与数量逐年增加。同时随着各个领域机械的工作功率的增加，要求镁合金具有更为优异阻燃性能的需求也越来越迫切。考虑到镁合金的应用领域和使用量，可以说新型镁合金材料的开发和应用，在某种程度上代表着一个国家的科技水平。开发和利用好我国的镁合金资源具有十分重要的现实意义。可以预见的是镁合金会在工业领域和国防领域展现出更为广阔的应用前景。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型阻燃且具有高传热性能的镁合金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型阻燃且具有高传热性能的镁合金及其加工工艺。按重量百分比计,合金的组成为P:0.2-0.4wt.%,Li:0.4-0.6wt.%,In:3.0-4.2wt.%,Re:0.3-0.5wt.%,Co:4.0-5.0wt.%,Ta:0.4-0.6wt.%,Ge:1.0-2.0wt.%,Al:6.0-8.0wt.%，余量为镁。