[发明专利]含氮化硼颗粒的镁镍钇合金基体复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于铸造镁合金材料及其制备领域，并具体公开了一种含氮化硼颗粒的镁镍钇合金基体复合材料，其包括镍0.3％～1.0％，钇1.0％～3.0％，六方氮化硼颗粒21％～30％，其余为镁和不可避免的杂质；本发明还公开了该镁镍钇合金基体复合材料的制备方法，包括按照材料成分进行原料配比，将预热过纯镁、纯镍、镁钇中间合金进行熔炼混合，然后降低温度在其中加入六方氮化硼颗粒，最后将混合物浇入模具内并加压得到镁镍钇合金基体复合材料。本发明采用具有长周期堆垛结构相的镁镍钇合金为基体，向其中添加具有高热导率和低膨胀系数的六方氮化硼颗粒作为增强体，制备得到一种兼具低热膨胀性和良好导热性的镁基复合材料。

技术领域

本发明属于铸造镁合金材料及其制备领域，更具体地，涉及一种含氮化硼颗粒的镁镍钇合金基体复合材料及其制备方法。

背景技术

镁及其合金是目前实际工程应用中最轻的金属结构材料，具有比强度比刚度高、热导率高、阻尼性能、电磁屏蔽性能优良、可回收利用等优点，在实现轻量化、节能减排和低碳环保的需求上具有显著的优势，在电子电器、航空航天及汽车交通等领域具有广阔的应用前景。并且，我国镁资源丰富，原镁产量占全球85％以上。因此，如何利用好镁资源，拓宽镁合金的应用范围具有十分重要的意义。随着科学技术的迅速发展，3C电子产品内部元器件高度集成化，LED产品高功率化。工作时电子器件就会产生大量热量并聚集，如果热量没有及时地散发出去，就会影响电子器件的工作效率，并且零部件可能因受热膨胀而导致变形失效，影响其使用寿命。由此可见，在涉及热影响的领域对材料的散热和热膨胀提出了更高更严的要求。

镁虽然具有较高的热导率，但是其热膨胀系数也较高。室温时纯镁的热膨胀系数(CTE)约为26×10^-61/K，高于纯铝的热膨胀系数，约为23×10^-61/K。而镁中加入合金元素形成镁合金时，许多常用合金元素反而使镁的热膨胀系数进一步增大，如Gd、La、Al、Zn等元素。在实际应用中，若遇到温度剧烈变化很难保持良好的尺寸稳定性，导致器件变形失效。目前，在许多涉及热影响的电子元器件领域，极大部分镁合金材料已经不能满足其要求。如用作电子封装基板的金属构件的热导率应大于135W/(m·K)，热膨胀系数应小于19.0×10^-61/K，而目前常用的镁合金材料几乎都达不到这样的技术指标。

因此，学者们在镁合金的热物性能上展开了大量深入的研究。专利CN107164672A公开了一种超高导热镁合金，该镁合金的成分为：Zn：0.01-1.0wt.％，Cu：0.01-0.2wt.％，Ag：0.01-0.095wt.％，其余为Mg，通过熔炼铸造和后续变形处理制得，该镁合金20℃条件下导热率大于140W/(m·K)，抗拉强度大于305MPa，屈服强度大于290MPa；专利CN104152769A公开了一种导热镁合金及其制备方法，该镁合金的成分为：Zn：0.8-3.0wt.％，Mn：0.25-0.48wt.％，Ce：0.05-1.0wt.％，余量为Mg及不可避免杂质(≤0.15wt.％)，通过熔炼铸造及后续变形加工制成型材，测得镁合金材料室温下热导率大于130W/(m·K)，屈服强度大于200MPa，抗拉强度大于250MPa，延伸率大于20％；专利CN109182855A公开了一种可变形低膨胀Mg-Zr合金，该镁合金中Zr的含量高达35-45wt.％，在0-300℃温度范围内升/降温时，合金的线膨胀系数为12.6-14.8×10^-6/K，抗拉强度为224.1-248.5MPa，伸长率为13.0-15.6％。