[发明专利]高强高导热镁合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强高导热镁合金，按质量％计，含有0.05～1.0％的元素X和0.2～1.5％的元素Y，元素X为钴、铟、锰、锑和锶中的一种或两种以上，元素Y为钙、铜和镍中的一种或两种以上，且所述元素X与所述元素Y的质量比为1以下；本发明还提供一种高强高导热镁合金的制备方法。本发明的镁合金成本低、同时兼备高强度、高抗疲劳性与高导热性能，本发明的制备方法工艺设计合理、设备要求简单、操作方便、成本低、效率高，能够稳定得到沿径向对称的梯度组织微观结构、兼备高强度、高抗疲劳性与高导热性的镁合金。

技术领域

本发明属于有色金属材料及加工技术领域，涉及一种高强高导热的镁合金及其制备方法，具体涉及的是一种沿径向含对称梯度组织微观结构，同时具备高强度、高抗疲劳性和高导热性的微合金化镁合金棒材或线材及其制备方法。

背景技术

镁合金是目前最理想的轻量化结构材料，在国防军工、交通运输和3C产品等领域有着巨大的应用潜力。然而，在电子元器件与大型结构件的散热方面，现有镁合金尚不能满足强度高与导热快的使用标准，其原因有如下两点：第一，纯镁的室温热导率为156W/(m·K)^-1，仅次于铜和铝，但纯镁的力学强度极低，其屈服强度很难超过100MPa，疲劳极限则更是低于50MPa；第二，纯镁经高合金化和晶粒细化后，力学强度得到大幅提升，但高合金化会引起固溶元素增多、晶界畸变程度增强，晶粒细化会引起晶界密度增多、电子和声子被衍射的频率增加，从而严重损害热导率，往往不足70W/(m·K)^-1。因此，亟需解决镁合金强度与导热性的矛盾，制备出同时具备高强度与高导热性能的镁合金，满足工程领域的迫切需求。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有技术的缺陷，提供成本低、同时兼备高强度、高抗疲劳性与高导热性能的镁合金，还提供工艺设计合理、设备要求简单、操作方便、成本低、效率高，能够稳定得到沿径向对称的梯度组织微观结构、兼备高强度、高抗疲劳性与高导热性的镁合金的制备方法，本发明制备的镁合金沿径向含对称的梯度组织微观结构，由心部至表层，其晶粒逐渐减小，微量的元素X的偏聚程度逐渐增大。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

高强高导热镁合金，按质量％计，含有0.05～1.0％的元素X和0.2～1.5％的元素Y，余量为Mg和不可避免的杂质，所述元素X为钴、铟、锰、锑和锶中的一种或两种以上，所述元素Y为钙、铜和镍中的一种或两种以上，且所述元素X与所述元素Y的质量比为1以下。

上述的高强高导热镁合金，优选地，所述元素X为钴、铟、锰、锑和锶中的任意一种；所述元素X的质量百分数为0.2～0.9％；

所述元素Y为钙、铜和镍中的任意一种；所述元素Y的质量百分数为0.2～0.9％。

上述的高强高导热镁合金，优选地，还含有微量的稀土元素；所述稀土元素的质量百分含量为0～0.9％。

上述的高强高导热镁合金，优选地，所述镁合金沿径向含对称的梯度组织微观结构，由心部至表层，其晶粒逐渐减小，且心部晶粒尺寸为10～20μm，表层晶粒尺寸小于10μm；

所述镁合金的室温屈服强度≥300MPa、抗拉强度≥350MPa、延伸率≥8％；

所述镁合金具备室温抗疲劳性能，在加载频率为0.01～50Hz、绝对值最小应力与绝对值最大应力之比为0至1的疲劳循环条件下，镁合金的疲劳极限≥180MPa；

所述镁合金的室温热导率≥135W/(m·K)^-1。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种高强高导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：