[发明专利]一种镁合金铸件及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种镁合金铸件及其制备方法和应用。本发明的镁合金通过Zn、Zr、RE、Th等元素配比设计，以及系列热处理工艺，使其制备的铸件具有良好的挤压性能和较高的导热系数，室温下导热系数≥150W/(m·K)；此外，还具有较好的力学性能：屈服强度达到225Mpa，抗拉强度达到290Mpa，延伸率达到13％，能够用于无人机、3C电子、轨道交通、航空航天等需要高导热性零件的领域。

技术领域

本发明属于镁合金技术领域，尤其涉及一种镁合金铸件及其制备方法和应用。

背景技术

镁合金具有资源丰富、密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振降燥能力强、能屏蔽电磁辐射和易于再生利用等优点，在汽车、航空航天、3C等相关行业已得到了一定应用。但随着社会的进步和相关产业的发展，对镁合金的性能提出了更高的要求。开发高导热高塑性镁合金已经成为目前研究工作的重点。

室温下，纯镁的导热系数是156W/(m·K)，镁进行合金化后，其强度大幅度提高，导热系数随加入的合金元素不同，其降低程度也略不同，总体呈下降趋势。商用镁合金Mg-Al系AZ91、AM60B、AZ80综合性能良好得到广泛运用，但其室温热导率小于61W/(m·K)；WE系具有优良的力学性能，能进行压铸生产，然而WE43、WE91、EW75其室温热导率均小于51W/(m·K)。镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金，其中，通过挤压、轧制、锻造等变形工艺可以制备出具有优良力学性能的变形镁合金，而铸造镁合金则是通过铸造方法生产的镁合金，两者在成分、组织性能上存在很大差异，变形镁合金较铸造镁合金，拥有更高的强度、更好的延展性和更多样化的力学性。但是值得注意的是，一些重要零部件，如航天器和武器装备结构件、汽车零件、机件壳罩、电气构件等，仍然需要通过铸造的方式的获得，而目前关于高导热高塑性铸造镁合金的研究仍然存在较大的不足。通常情况下，铸造镁合金强度的增加往往会伴随塑性的下降，很难同时获得高强度和高塑性的铸造镁合金，因此，现有的铸造镁合金虽然拥有极佳的强度，但合金的延伸率较低，较差的塑性不利于该系合金的广泛应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种镁合金材料，具有较高的导热系数和延伸率。

本发明的第二个方面提出了一种镁合金铸件。

本发明的第三个方面提出了一种镁合金铸件的制备方法。

本发明的第四个方面提出了一种上述镁合金材料或镁合金铸件的应用。

根据本发明的第一个方面，提出了一种镁合金材料，按质量百分比计，包括如下成分：

Zr 0.45％～0.80％；

Zn 0.40％～0.90％；

RE 0.45％～1.2％；

Th 0.05％～0.20％；

余量为Mg和不可避免的杂质，所述杂质元素质量百分比＜0.2％。

在本发明中，通过控制元素RE和Th的含量，使铸件在亚快速凝固条件下形成第二相，从而提高镁合金的导热率，稳定导热效果。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述RE为La、Ce中的至少一种。

在本发明中，Zr可以细化晶粒，提高材料的抗拉强度；Ce在合金组元中提高材料抗腐蚀性能，提升合金的抗氧化性，促进晶粒细化；Zn可以增加合金液的流动性，更好实现材料的成型性，减少缺陷的发生；La主要提高合金的导电、导热性能，稳定合金晶粒结构，从而使组织能够均匀分布。Th可以增强合金强度，提高合金韧性，更好地形成稳定的二元合金相。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述镁合金材料，按质量百分比计，包括如下成分：

Zr 0.50％～0.70％；