一种高导热的变形镁合金材料及制备方法
阅读说明：本技术 一种高导热的变形镁合金材料及制备方法 (High-thermal-conductivity wrought magnesium alloy material and preparation method thereof ) 是由 吕鹏 范佳 王瑞 樊晓泽 韩金强 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高导热的变形镁合金材料及制备方法,本发明的镁合金材料按质量百分比,包括以下组成：Zn元素：4.0％-7.0％,Zr元素：0.5％-2.0％,Ce/La：0.3％-1.5％,Y：1.0％-3.0％,其余为镁元素。本发明的高导热镁合金材料的导热系数可达到130W/m.k。(The invention relates to a high-heat-conductivity wrought magnesium alloy material and a preparation method thereof, wherein the magnesium alloy material comprises the following components in percentage by mass: zn element: 4.0% -7.0%, Zr element: 0.5% -2.0%, Ce/La: 0.3% -1.5%, Y: 1.0 to 3.0 percent of magnesium and the balance of magnesium. The heat conductivity coefficient of the high-heat-conductivity magnesium alloy material can reach 130W/m.k.)
技术领域
本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种高导热的变形镁合金材料及制备方法。
背景技术
随着航空、航天、新一代武器装备、高速列车以及新能源汽车等领域的不断发展，高功率密度电磁器件的数量及排布密度不断增加，而运行过程中产生的热量必须即时导出，否则温度过高将严重影响设备运行的稳定性和可靠性，大大缩短各类器材的使用寿命，因此如何在轻量化背景下，快速有效导出器件生热是亟需解决的重要问题。
高导热镁合金材料及其制品生产成套技术是支撑飞机、高速列车、汽车以及电脑等散热组件发展的先进基础材料及关键技术，对实现上述装备轻量化、提高系统运行稳定性和使用寿命具有重要作用，到2035年，将替代同类普通高导热合金材料使用量超过30％。传统的高导热金属如Ag、Cu，由于密度太大(分别约为10.5g/cm3、8.9g/cm3)、价格高，难以满足实际应用要求。镁合金材料具有低密度的优势，是满足应用需求的潜在材料体系之一，但常用镁合金的导热系数与铝合金相比还有明显差距，因此，开发导热系数>125W/(m·K)的高强高导热镁合金材料及其制品的制备加工技术是该领域发展的主要方向。
发明内容
本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种高导热的变形镁合金材料及制备方法，其导热系数较高，导热系数可达到130W/m.k以上。
本发明的技术解决方案是：本发明为一种高导热的变形镁合金材料，其特殊之处在于：所述镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：Zn元素：4.0％-7.0％，Zr元素：0.5％-2.0％，Ce/La：0.3％-1.5％，Y：1.0％-3.0％,其余为镁元素。
进一步的，Y元素为Mg-Y中间合金。
进一步的，Zr元素为Mg-Zr中间合金。
进一步的，Ce/La元素为Mg-Ce/La复合中间合金。
进一步的，Mg、Zn元素为纯元素。
一种制备上述的高导热的变形镁合金材料的方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括以下步骤：
1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，合金铸锭含Zn元素：4.0％-7.0％，Zr元素：0.5％-2.0％，Ce/La：0.3％-1.5％，Y：1.0％-3.0％。其余为镁元素；
2)铸锭退火：对铸锭进行均质化处理：均质化温度：360℃-450℃，时间：8-12h；水淬；
3)挤压。
进一步的，步骤1)中的熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.05-1％，其余为CO2，加热功率10-20kw预加热10-25分钟后，加热功率15-35kw加热至溶液全熔，然后再加热功率30-35kw保温20-40分钟，再以加热功率10-20kw降温15-30分钟至浇注温度，浇铸温度：660℃-720℃，然后浇注。
进一步的，步骤3)挤压的具体步骤如下：
铸锭加热时间：D÷1.0mm/min(D为铸锭直径，单位mm)；
铸锭加热温度：360-420℃
挤压模具温度：340-380℃；
挤压比：10-30；
挤压速度：50-100mm/min。
进一步的，步骤3)之后还包括步骤4)时效处理：
挤压产品固溶处理温度：220℃-260℃，保温时间：3-5小时。
本发明的有益效果是：
1)在合金中添加4％-7％的Zn元素以增强合金的导热系数；
2)在合金中添加Ce、La及Y元素以可以提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程，又可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
实施例1
本发明的高导热的变形镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：4.5％，Zr元素：0.8％，Ce/La：0.5％，Y：1.5％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.7％，其余为CO2，加热功率15kw预加热13分钟后，加热功率25kw加热至溶液全熔，然后再加热功率30kw保温25分钟，再以加热功率12kw降温15分钟至浇注温度，浇铸温度：680℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：360℃，时间：8h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度360℃，到温后保温时间300min；
挤压模具温度：380℃；
挤压过程中挤压比为15；
挤压速度：50mm/min
4)时效处理：
挤压产品220℃保温4小时。
得到的高导热的变形镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
实施例2
本发明的高导热的变形镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：5.5％，Zr元素：1.5％，Ce/La：1.2％，Y：2.0％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.2％，其余为CO2，加热功率20kw预加热30分钟后，加热功率30kw加热至溶液全熔，然后在加热功率25kw保温35分钟，再以加热功率15kw降温20分钟至浇注温度，浇铸温度：700℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：390℃，时间：9h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度380℃，到温后保温时间300min；
挤压模具温度：360℃；
挤压过程中挤压比为20；
挤压速度：60mm/min
4)时效处理：
挤压产品230℃保温6小时。
得到的高导热的变形镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
实施例3 Zn元素：4.0％-7.0％，Zr元素：0.5％-2.0％，Ce/La：0.3％-1.5％，Y：1.0％-3.0％
本发明的高导热的变形镁合金材料按质量百分比，包括以下组成：镁元素：余量，Zn元素：6.5％，Zr元素：1.8％，Ce/La：1.5％，Y：2.5％。
其制备方法如下：
1)按照以上配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为中频熔炼炉，熔炼工艺如下：炉内通入保护气：SF6+CO2，SF6体积占比为：0.7％，其余为CO2，加热功率15kw预加热13分钟后，加热功率25kw加热至溶液全熔，然后在加热功率35kw保温25分钟，再以加热功率15kw降温15分钟至浇注温度，浇铸温度：720℃，然后浇注；
2)铸锭退火：
对铸锭进行均质化处理：均质化温度：390℃，时间：9h；水淬；
3)挤压：
铸锭加热时间及温度：直径300mm铸锭加热温度400℃，到温后保温时间300min；
挤压模具温度：350℃；
挤压过程中挤压比为30；
挤压速度：90mm/min
4)时效处理：
挤压产品230℃保温6小时。
得到的高导热的变形镁合金材料性能数据(室温拉伸)：
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
以上，仅为本发明公开的具体实施方式，但本发明公开的保护范围并不局限于此，本发明公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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