[发明专利]一种高导电率Mg-Zn-Sn-Sc-xCa镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高导电率Mg‑Zn‑Sn‑Sc‑xCa镁合金及其制备方法，属于轻金属材料技术领域。一种高导电率Mg‑Zn‑Sn‑Sc‑xCa镁合金，质量百分比组成为：Zn：1~6%，Sn：1~5%，Sc：0.05~0.5%，Ca：0~3%，其余为Mg和不可避免的杂质，不可避免的杂质的总量小于0.05%。本发明Mg‑Zn‑Sn‑Sc‑xCa镁合金成分配比科学，协同增效，具有重量轻、高强度、高韧性和导电率高的特点，其中固溶态Mg‑3Zn‑3Sn‑0.2Sc‑0.6Ca和挤压态的Mg‑3Zn‑3Sn‑0.2Sc‑1.5Ca镁合金的电导率最高，约为31 MS/m。

技术领域

本发明属于轻金属材料技术领域，涉及一种镁合金，特别涉及一种高导电率Mg-Zn-Sn-Sc-xCa镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金以其密度低、比刚度高、比强度高、抗震性好、电磁屏蔽性能优异、可回收性好等多种独特的性能，近年来被广泛应用在航空航天、国防军工、医疗康复器械、交通运输、建筑装饰、通讯设施、体育器材和办公用品等领域。镁在地壳和海水中的含量十分丰富，自本世纪初皮江法炼镁技术在我国推广应用以来，原镁产量迅速增长，但目前一半以上的原镁仍主要用于铝的合金元素、钢铁脱硫、金属钛还原等初级阶段。用于镁合金挤压、板材、铸件等深加工镁合金产品的比例有待提高，因此，镁合金的开发和应用具有很大的发展潜力。跟复合材料和塑料材料相比，镁可用于工程结构材料，对环境友好，且镁是绿色的工程材料。据统计汽车所用燃料60%消耗于汽车自重，汽车质量每降低100公斤，每百公里油耗就可减少0.7升，因此，汽车轻量化成为汽车节能减排最主要的途径。在实际生产需求的推进下，随着汽车工业、通讯电子业等领域对镁合金需求的迅速增加，目前已开发出很多种类的镁合金，如高强镁合金、耐热镁合金和超轻镁合金等。随着科技的快速发展和生产及测试技术的提高，现有的镁合金材料在应用方面正面临着各种新的挑战。

镁合金作为零部件应用在各类工业生产中，对其机械性能、物理性能以及化学性能均有一定的指标和性能要求。相对于合金的力学性能和腐蚀性能等，镁合金的导电性能作为合金的一种重要物理性能，目前所展开系统研究的文献较少。有研究表明，镁基二元合金导电性能的高低主要取决于测试温度以及溶质原子的种类和含量。随着测试温度的升高，Mg-Zn及Mg-Al合金的电导率均呈下降趋势，同时，溶质原子在镁基体内的过饱和度越高，合金电导率越低（Pan H , Pan F , Wang X , et al. Correlation on theElectrical and Thermal Conductivity for Binary Mg-Al and Mg-Zn Alloys.International Journal of Thermophysics, 2013, 34(7)）。合金元素的原子体积、化合价以及核外电子均是影响二元镁合金导电性能的因素，对镁合金导电性能影响程度的大小为Zn＜Al＜Ca＜Sn＜Mn＜Zr。变形及热处理对合金的导电性能也有较大影响（Pan H , PanF , Yang R , et al. Thermal and electrical conductivity of binary magnesiumalloys. Journal of Materials Science, 2014, 49(8):3107-3124）。上述研究表明镁合金中合金元素的种类、含量变化以及热处理等均对合金导电性能具有明显的影响。导电性作为镁合金的一种重要物理性能，虽然得到了一定的关注和研究，但是常见二元镁合金以及三元镁合金Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Al-Si和Mg-Al-RE的导电性能均表现不佳，与实际应用差距较大。近几年来，由于能源使用日趋紧张和镁合金轻量化的发展趋势，对新型高性能导电镁合金的开发显得尤为迫切。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的一个技术问题是提供一种高导电率Mg-Zn-Sn-Sc-xCa镁合金，提高镁合金的导电性能。