[发明专利]一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种镁锂合金。

背景技术

镁锂合金是通过在金属镁中添加锂和其它少量合金元素形成的新型合金。理论上，镁和锂的密度分别为1.73和0.53g/cm³。根据合金成分的不同，镁锂合金的密度可以设计在0.97-1.3g/cm³范围内变化。最轻的可以漂在水上，成为水上漂浮的合金。镁锂合金是镁合金发展的一个突破点，处于镁合金研究和产业化的前沿，被称为未来最为绿色环保的革命性金属材料。根据锂含量和组织不同，镁锂合金可分为三类：含锂量低于5.5wt.%的合金，其组织为锂溶于hcp镁中的固溶体(α相)；含锂量大于10.2wt.%的合金，其组织为均匀的bcc固溶体(β相)；含锂量介于5.5-10.2wt.%的合金，其组织为α+β相。

镁锂合金材料具有低密度、高比强度、高塑性等特点，是当今世界上最轻的金属结构材料。可部分替代目前应用于航空、航天领域的铝材及其它铝合金材料，在航空、航天、军工、民用等领域具有广泛的应用前景。镁锂合金的另一特点是有良好的塑性加工成形性能，可进行冷加工。此外，镁锂合金还具有各向异性不明显和冲击韧性好等优点，并能抗击高能粒子穿透。近几年，镁锂合金研究和产业化的进展十分显著。镁锂合金已进入汽车制造领域，运用于方向盘、仪表盘等。此外，如通讯基站、散热片、照相机三脚架等，用镁锂合金制造能减轻很多重量。在笔记本液晶屏幕框架、背面壳体、键盘框壳等零件上使用镁锂合金，可以在不减少零部件的强度下，减轻整体重量。由于镁锂合金良好的冷加工性能，可以实现室温冲压成型，减少加工程序，提高效率，保证精度。镁锂合金是制造轻量化零部件的最佳材料，未来的应用会越来越广泛。可以预计，便携性、轻量化、环保型的镁锂合金产品将进入人们的生活，是笔记本电脑、手机及数码相机等实现轻量化的电子产品不可缺少的材料。

镁锂合金最常见的是Mg-Li-Al系和Mg-Li-Zn系，并加入适量的稀土元素。对于Mg-Li-Al合金，添加铝可以提高合金的硬度和强度。而且合金的硬度随着锂含量降低和铝含量升高而增加。对于Mg-Li-Zn合金，该合金为时效硬化型。由于锂含量以及锌含量的差异，合金中第二相析出以及时效硬化行为有很大的差异。国际上，目前研究已经从三元合金发展到四元以上的合金体系来进一步提高镁锂合金的综合性能。通过进一步优化稀土合金种类和含量来研究最感兴趣的合金化元素和添加方式。

国际上通过合金化技术，凝固方式以及制备相关复合材料等手段不断深入提高合金的综合性能和加工技术，使得合金的生产成本不断降低和相关性能持续提高。但是，现有的镁锂合金传热性能还不够，在常温附近传热系数维持在80W/m﹒K左右。严重地制约了该类合金在航空航天，电子，军工上的进一步应用。进一步提高镁锂合金的传热性能，是增加镁合金相关产业化进行良性循环的快速轨道。

发明内容

本发明提供了一种具有极高热导率且具备单相β镁锂合金新产品，也就是合金的相结构维持在单相bcc的状态下。通过控制锂的含量并同时添加微量元素，来大大提高镁锂合金的导热性能。并同时维持现有镁锂合金力学性能。可以预计，当该合金作为结构材料应用于轻量化且发热严重的场合时，除了降低结构重量的同时，还可以充分利用自身的高传热性能，将器件的温度维持在设计的范围内。可以预计，该类合金的产业化可以获得极大的经济和社会效益。在不久的将来，随着更多工程应用领域拓展，镁锂合金必将在更多的结构设计中得到广泛应用。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有极高热导率含单相β的镁锂合金。按重量百分比计，合金的组成为：Li：11.0-16.0wt.%，Cu: 2.0-4.0wt.%, Zn: 1.0-3.0wt.%, In: 0.2-0.8wt.%, Zr: 0.1-0.2wt.%, Mo: 0.1-0.2wt.%, Sn: 2.0-4.0wt.%, Al: 1.0-2.0wt.%, Ni: 0.1-0.2wt.%, Fe: 0.1-0.3wt.%，余量为镁。