[发明专利]一种高导热高强Mg-Al-La-Mn变形镁合金及其制备方法

说明书

一种高导热高强Mg‑Al‑La‑Mn变形镁合金及其制备方法，涉及一种镁合金及其制备方法。为了解决镁合金强度和热导率呈倒置关系的问题。元素和含量为：Al：2.8‑3.5wt.％，La：4.3‑5.0wt.％，Mn：0.28‑0.3wt.％，Mg为余量。方法：原材料准备和预热，依次熔炼纯Mg锭、Mg‑La中间合金、Mg‑Mn中间合金和Mg‑Al中间合金，坩埚进行水冷和脱模得到镁合金铸锭；去除镁合金铸锭的氧化部分并车削加工得到铸态坯料，挤压变形。本发明由于挤压后合金的大部分晶粒均匀细小，第二相弥散分布，因此也改善了合金的塑性。本发明适用于制备镁合金。

技术领域

本发明涉及一种镁合金及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，其密度为钢的1/4，铝的2/3，具有高的比强度、比刚度，良好的铸造性能、切削加工性能、电磁屏蔽性能等优点，并且环保、易于回收，被誉为“21世纪绿色工程材料”，在航空航天、国防军事、汽车、3C产品等领域具有广阔的应用前景。

随着现代工业的快速发展，航空航天、汽车、3C产品等领域的散热材料不仅要求具有良好的导热性能，还必须具有轻量化、高强度等性能特点，因此开发制备出兼具优良导热和力学性能的镁合金具有重大的意义。

纯镁的室温热导率很高，可达158W/(m·K)，但其强度太低。经过合金化后，镁合金的强度显著提高，但热导率通常明显降低，反之强度高的镁合金热导率低，即镁合金的强度和热导率存在着倒置关系。大部分商业镁合金的热导率均低于100W/(m·K)，如AZ91镁合金的室温热导率为51W/(m·K)，AM60镁合金的热导率为61W/(m·K)，AZ31镁合金为78W/(m·K)。其他强度较高的合金，如AZ81镁合金、WE43合金的导热系数都低于55W/(m·K)，而导热率高的如ZE41，QE22合金的强度低，其强度小于265Mpa，强度和热导率的不匹配极大地限制了镁合金的应用范围。

中国专利CN104846246A提供了一种新型高导热压铸稀土镁合金及其制备方法，该专利中镁合金化学成分为：Sm：1.5-6.0wt.％，Zn：0.001-0.5wt.％，Mn：0.4-2.5wt.％，其余为Mg。该合金在25℃条件下，时效后的热导率为100-120W/(m·K)，但其抗拉强度为120-140MPa，延伸率为2-4％，该专利制备的镁合金的热导率较高，但强度和延伸率较低。

发明内容

本发明为了解决镁合金强度和热导率呈倒置关系的问题，提供一种高导热高强Mg-Al-La-Mn变形镁合金及其制备方法。

本发明高导热高强Mg-Al-La-Mn变形镁合金中的元素和含量为：Al：2.8-3.5wt.％，La：4.3-5.0wt.％，Mn：0.28-0.3wt.％，Mg为余量；合金中还包含一些如Fe、Si等不可避免杂质。

上述高导热高强Mg-Al-La-Mn变形镁合金的制备方法按照以下步骤进行：

一、原材料准备：

按元素的质量百分比为Al：2.8-3.5wt.％，La：4.3-5.0wt.％，Mn：0.28-0.3wt.％，其余为Mg，称取Mg-Al中间合金、Mg-La中间合金、Mg-Mn中间合金和纯Mg锭作为原料，去除纯Mg锭和中间合金表面的氧化皮与夹杂；

二、预热：将步骤一称取的原料预热至200-250℃；

三、熔炼：

①、将坩埚放入电阻加热炉中，加热炉温度设定为750-760℃，当坩埚温度达到600℃-650℃时，通入SF₆和CO₂混合保护气体，同时将步骤二所得纯Mg锭放入坩埚中进行熔炼，经过30-45min后，纯Mg锭完全熔化，得到镁熔体；