CN101709418A - 一种导热镁合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种导热镁合金，该镁合金的成分含量为：Zn的含量为1～6.5wt％，Si的含量为0.2～2.5wt％，其余为Mg。以纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金为原料，纯镁锭熔化、添加合金元素Zn和Si、合金化；制成铸件，进行固溶处理和时效处理；或制成坯锭，进行均匀化热处理，采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件，进行时效处理和预拉伸处理。本发明的镁合金在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)-1，抗拉强度为265～380MPa、屈服强度为210～355MPa。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种导热性好而且强度高的镁合金及其制备方法，属于金属材料领域。
背景技术
航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料，既要求优良的导热性能，同时还必须具有密度小、强度高。因此，高强度、高导热镁合金具有重要的应用背景。
纯镁的导热系数为155W.(m.K)-1，强度大约为10MPa左右；合金化后，强度大幅度提高，导热系数显著降低。例如根据美国镁及合金手册(ASMSpecialty Handbook：Magnesium and magnesium Alloys)，含铝、锌的镁合金AZ81，其抗拉强度为275Mpa、20℃时的导热系数为51.1W.(m.K)-1；稀土镁合金WE43，其强度为250Mpa、20℃时的导热系数为51.3W.(m.K)-1；含锌、稀土的镁合金ZE41，其抗拉强度为205Mpa、20℃时的导热系数为123.1W.(m.K)-1；含锌、铜的镁合金ZC63，其抗拉强度为210Mpa、20℃时的导热系数为122W.(m.K)-1；含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为260Mpa、20℃时的导热系数为113W.(m.K)-1。
目前已有的镁合金，导热率高的比如ZE41、QE22，其强度都小于265Mpa；而强度较高的比如AZ81、WE43，其导热率都小于55W.(m.K)-1。
发明内容
本发明的目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金，该镁合金材料在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)-1，抗拉强度为265～380Mpa、屈服强度为210～355Mpa。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
本发明的另一个目的是提供一种导热率和强度都比较高的镁合金零部件或材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种高强度导热镁合金，该镁合金的成分含量为：Zn的含量为1～6.5wt％，Si的含量为0.2～2.5wt％，其余为Mg。
在本发明的高强度导热镁合金中，所述的Zn的含量优选为3.5～5.5wt％。
在本发明的高强度导热镁合金中，所述的Si的含量优选为0.5～1.5wt％。
一种制备本发明的高强度导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤：
(1)、以纯镁锭作为镁合金中的镁元素的原料，以纯Zn锭作为镁合金中的锌元素的原料，以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的Si元素的原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比称取相应的原料；
其中，在以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的硅元素的原料中，在镁合金中的Si的含量为0.2～0.5wt％(不含0.5wt％)(即Si含量小于0.5wt％)的情况下，原料采用Mg-Si中间合金；在镁合金中的Si的含量为0.5(含0.5wt％)～2.5wt％(即Si含量大于等于0.5wt％)的情况下，原料采用纯Si颗粒；
(2)、将全部纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～780℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
(3)、将预热炉升温到160～380℃，将纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金在预热炉中预热到100～380℃，然后分别将预热后的纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金没入镁熔液中，便于纯Zn锭和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金的溶解和扩散；
(4)、将镁熔液温度控制在670～780℃，待纯Zn锭，以及作为镁合金中的硅元素的原料的纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金完全熔解并均匀分布在镁熔液中，成为镁合金熔液；将镁合金熔液在685～750℃保温15～60分钟之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到本发明的镁合金的成分和含量；
(5)、将合格的镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成铸件；或者将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件；或者采用低压铸造工艺将镁合金熔液铸造成铸件；或者采用砂型铸造工艺将镁合金熔液铸造成铸件；
(6)、采用固溶热处理炉对上述挤压铸造、低压铸造、金属型铸造或砂型铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将上述挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造零件或砂型铸造零件加热到285～380℃、保温3～20小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
(7)、采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造零件或砂型铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造零件或砂型铸造零件加热到120～170℃、保温3～16小时，然后冷却到室温；
制备本发明的高强度导热镁合金的方法包括有熔炼过程和后处理过程，其中，后处理过程可分为两种：一种是对浇注后的铸件进行后处理、另一种是对浇注后的坯锭进行后处理，因此，因不同的后处理过程，制备本发明的高强度导热镁合金的方法也分为两种，前述的制备本发明的高强度导热镁合金的方法是其中的一种，为第一种本发明的高强度导热镁合金的方法。第二种制备本发明的高强度导热镁合金的方法是：
一种制备本发明的高强度导热镁合金的方法，其中，熔炼过程和第一种本发明的高强度导热镁合金的方法的步骤(1)-(4)相同，故省略，其步骤(5)-(8)为：
(5)、将合格的镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭，或者将镁合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭；
(6)、将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到285～380℃、保温3～30小时，具体保温时间根据坯锭体积的大小确定，坯锭体积越大保温时间越长；然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件，即采用挤压或拉拔工艺将坯锭变形加工成棒材或线材，或用轧制变形将坯锭加工成板材，或采用挤压变形将坯锭加工成管材或型材，或采用锻压机将坯锭锻造成锻件；
(7)、采用时效热处理炉将上述步骤制备的板材、管材、型材、棒材、线材和各种锻件进行时效热处理，其时效热处理规程是将板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件加热到120～170℃、保温3～16小时，然后冷却到室温；
(8)、采用拉伸机将上述步骤制备的板材、管材、型材、棒材或线材进行室温预拉伸处理，根据应用背景对屈服强度和延伸率要求，预拉伸的变形量为0.5～10％；要求的屈服强度越高、延伸率越低，预拉伸的变形量越大，反之亦然。
在制备本发明的高强度导热镁合金的方法中，在所述的步骤(2)中，纯镁锭在保护气体的保护下熔化中，是在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，再打开坩埚盖。其中硫磺粉的用量可以大致估算如下：硫磺的氧化燃烧反应为S+O2＝SO2，S的原子量与O2的分子量都是32，即硫磺粉的用量与坩埚中物料以外空间中的氧含量相等；氧在空气中大约占1/5，而且空气密度大约为1克/升；例如坩埚中物料以外的空间为200升，其中氧气为40升，即40克，因此硫磺粉的用量为40克。另外，少量残留的氧气或者硫磺对镁合金熔炼的影响可以忽略。在实际操作中，根据坩埚的容积和纯镁锭的总体积，计算出坩埚中物料以外的空间，并根据坩埚中物料以外的空间，计算出氧气重量和硫磺粉重量。
在制备本发明的高强度导热镁合金的方法中，在所述的步骤(2)中，向熔液表面撒的2号熔剂为30～65wt％MgCl2和35～70wt％KCl；炼镁覆盖剂为30～63wt％MgCl2和35～68wt％KCl及1～5wt％S。
本发明的优点是：本发明的镁合金在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)-1，抗拉强度为265～380Mpa、屈服强度为210～355Mpa。可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
具体实施方式
实施例1：1000公斤Mg-1Zn-0.2Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：1wt％Zn和0.2wt％Si，余量为Mg)及其板材轧制制备方法。1、备料和将纯Zn锭和Mg-10％Si中间合金预热(Mg-10％Si中间合金的成分含量为：10wt％Si，余量为Mg)
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、Mg-Si中间合金等所有原料的量，即：970公斤纯镁锭、10公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金。
采用预热炉将10公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金预热到160～350℃。
2、纯镁锭熔化
将全部970公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～715℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的10公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在680～710℃，待纯Zn锭、Mg-10％Si中间合金完全熔解后，再在690～715℃保温15～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、坯锭浇铸
用熔体转移泵将镁合金熔液输送到结晶器中，进行半连续铸造，制备成板材轧制加工用的坯锭。
5、均匀化热处理、板材轧制变形加工
将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，就是将坯锭加热到285～300℃、保温3～6小时，出炉后直接采用板材轧机将均匀化热处理后的坯锭轧制变形加工成板材。
6、板材预拉伸处理
采用拉伸机将上述步骤制备的板材进行变形量为2.5～5.5％室温预拉伸处理。
本发明的Mg-1Zn-0.2Si镁合金经过均匀化热处理、板材轧制变形以及0.5～3％室温预拉伸处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为135W.(m.K)-1，抗拉强度为330～340Mpa、屈服强度为295～310Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例2：1000公斤Mg-3.5Zn-0.4Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：3.5wt％Zn和0.4wt％Si，余量为Mg)及其板材轧制制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和Mg-10％Si中间合金预热(Mg-10％Si中间合金的成分含量为：10wt％Si，余量为Mg)
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、Mg-Si中间合金等所有原料的量，即：925公斤纯镁锭、35公斤纯Zn锭、40公斤Mg-10％Si中间合金。
采用预热炉将35公斤纯Zn锭、40公斤Mg-10％Si中间合金预热到300～350℃。
2、纯镁锭熔化
将全部925公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在685～720℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的35公斤纯Zn锭、40公斤Mg-10％Si中间合金分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在690～710℃，待纯Zn锭、Mg-10％Si中间合金完全熔解后，再在705～725℃保温15～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、坯锭浇铸
用熔体转移泵将镁合金熔液输送到结晶器中，进行半连续铸造，制备成板材轧制加工用的坯锭。
5、均匀化热处理、板材轧制变形加工
将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，就是将坯锭加热到305～325℃、保温5～8小时，出炉后直接采用板材轧机将均匀化热处理后的坯锭轧制变形加工成板材。
6、板材时效热处理
采用时效热处理炉将上述步骤制备的板材加热到150～170℃、保温12～16小时，然后冷却到室温。
7、板材预拉伸处理
采用拉伸机将上述步骤制备的板材进行变形量为1～3％室温预拉伸处理。
本发明的Mg-3.5Zn-0.4Si镁合金经过均匀化热处理、板材轧制变形以及0.5～3％室温预拉伸处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为128W.(m.K)-1，抗拉强度为350～355Mpa、屈服强度为315～320Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例3：1000公斤Mg-5.5Zn-1Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：5.5wt％Zn和1wt％Si，余量为Mg)及其棒材、管材、型材或线材挤压制备方法。
1、备料和将纯Zn锭、纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：935公斤纯镁锭、55公斤纯Zn锭、10公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将55公斤纯Zn锭和10公斤纯Si颗粒预热到350～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部935公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在720～750℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的55公斤纯Zn锭、10公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在735～765℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在725～735℃保温35～60分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、坯锭浇铸
用熔体转移泵将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具中凝固成供后续挤压变形加工用的坯锭。
5、坯锭的均匀化热处理，棒材、管材、型材或线材的挤压变形加工
将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，就是将坯锭加热到350～360℃、保温20～25小时，出炉后直接采用挤压机将均匀化热处理后的坯锭挤压变形加工成棒材、管材、型材或者线材。
6、棒材、管材、型材或线材时效热处理
采用时效热处理炉将上述步骤制备的棒材、管材、型材或线材加热到130～150℃、保温12～15小时，然后冷却到室温。
7、棒材、管材、型材或线材预拉伸处理
采用拉伸机将上述步骤制备的棒材、管材、型材或线材进行变形量为6～10％室温预拉伸处理。
本发明的Mg-5.5Zn-1Si高强度导热镁合金经过均匀化热处理，棒材、管材、型材或线材挤压变形加工以及时效热处理和预拉伸处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为125W.(m.K)-1，抗拉强度为370～380Mpa、屈服强度为345～355Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例4：1000公斤Mg-4.5Zn-1.2Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：4.5wt％Zn和1.2wt％Si，余量为Mg)及其零件锻造制备方法。
1、备料和将纯Zn锭、纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：943公斤纯镁锭、45公斤纯Zn锭、12公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将45公斤纯Zn锭和12公斤纯Si颗粒预热到350～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部943公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在715～735℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的45公斤纯Zn锭、12公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在735～755℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在700～720℃保温35～60分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
5、坯锭浇铸
用熔体转移泵将镁合金熔液浇注到砂型铸造模具中凝固成供后续锻造变形加工用的坯锭。
6、均匀化热处理、零件锻造变形加工
将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，就是将坯锭加热到345～355℃、保温18～24小时，出炉后直接采用锻压机将均匀化热处理后的坯锭锻造变形加工成零件。
7、时效热处理
采用时效热处理炉将上述步骤制备的锻造零件加热到135～150℃、保温10～14小时，然后冷却到室温。
本发明的Mg-4.5Zn-1.2Si高强度导热镁合金经过均匀化热处理、零件锻造变形加工以及时效热处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为126W.(m.K)-1，抗拉强度为350～360Mpa、屈服强度为315～325Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例5：1000公斤Mg-4Zn-0.5Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：4wt％Zn和0.5wt％Si，余量为Mg)及其管材、棒材或线材挤压与拉拔制备方法。
1、备料和将纯Zn锭、纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：955公斤纯镁锭、40公斤纯Zn锭、5公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将40公斤纯Zn锭和5公斤纯Si颗粒预热到350～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部955公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在715～735℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的40公斤纯Zn锭、5公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在730～750℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在710～730℃保温15～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、坯锭浇铸
用熔体转移泵将镁合金熔液浇注到充分预热过的金属型铸造模具中凝固成供后续挤压变形加工用的坯锭。
5、均匀化热处理，管材、棒材或者线材挤压与拉拔变形加工
将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，就是将坯锭加热到335～345℃、保温18～21小时，出炉后直接采用挤压机将均匀化热处理后的坯锭挤压变形加工成管材、棒材或者线材，然后再采用拉拔机将该管材、棒材或者线材进行拉拔变形加工成直径更小的管材、棒材或者线材。
5、时效热处理
采用时效热处理炉将上述步骤制备的管材、棒材或者线材加热到135～150℃、保温12～15小时，然后冷却到室温。
7、管材、棒材或线材预拉伸处理
采用拉伸机将上述步骤制备的棒材、管材、型材或线材进行变形量为0.5～2％室温预拉伸处理。
本发明的Mg-4Zn-0.5Si高强度导热镁合金经过均匀化热处理，管材、棒材或线材挤压变形加工与拉拔变形加工以及时效热处理和预拉伸处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为128W.(m.K)-1，抗拉强度为365～375Mpa、屈服强度为345～355Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例6：1000公斤Mg-6.5Zn-2.5Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：6.5wt％Zn和2.5wt％Si，余量为Mg)及其挤压铸造零件制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：910公斤纯镁锭、65公斤纯Zn锭、25公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将65公斤纯Zn锭、25公斤纯Si颗粒预热到365～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部910公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在765～780℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的65公斤纯Zn锭、25公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在755～775℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在735～750℃保温35～50分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、挤压铸造成形
将上述镁合金熔液温度控制在705～725℃，并进行保温；根据铸件重量，用熔体定量转移泵将镁合金熔液分批浇注到挤压铸造机的压室中，挤压铸造成铸件。
5、固溶热处理
采用固溶热处理炉对上述挤压铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将上述挤压铸造零件加热到370～380℃、保温17～20小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
6、时效热处理
采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的挤压铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的挤压铸造零件加热到120～130℃、保温3～5小时，然后冷却到室温；
本发明的Mg-6.5Zn-2.5Si高强度导热镁合金经过挤压铸造成型并进行固溶热处理和时效热处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为117W.(m.K)-1，抗拉强度为275～285Mpa、屈服强度为235～245Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例7：1000公斤Mg-5.5Zn-1.5Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：5.5wt％Zn和1.5wt％Si，余量为Mg)及其低压铸造零件制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：930公斤纯镁锭、55公斤纯Zn锭、15公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将55公斤纯Zn锭、15公斤纯Si颗粒预热到360～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部930公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在745～765℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的55公斤纯Zn锭、15公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在735～760℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在735～750℃保温35～50分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、低压铸造成形
用熔体转移泵将上述步骤熔炼的镁合金熔液转移到低压铸造机保温炉的坩埚中，将镁合金熔液温度控制在715～735℃，并进行保温，低压铸造成铸件。
5、固溶热处理
采用固溶热处理炉对上述低压铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将上述低压铸造零件加热到355～365℃、保温12～15小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
6、时效热处理
采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的低压铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的低压铸造零件加热到140～150℃、保温5～8小时，然后冷却到室温；
本发明的Mg-5.5Zn-1.5Si高强度导热镁合金经过低压铸造成型并进行固溶热处理和时效热处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为120W.(m.K)-1，抗拉强度为255～265Mpa、屈服强度为215～225Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例8：1000公斤Mg-6Zn-1Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：6wt％Zn和1wt％Si，余量为Mg)及其砂型铸造零件制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：930公斤纯镁锭、60公斤纯Zn锭、10公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将60公斤纯Zn锭、10公斤纯Si颗粒预热到360～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部930公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在735～755℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的60公斤纯Zn锭、10公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在735～760℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在735～750℃保温35～50分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、砂型铸造成形
用熔体转移泵将上述步骤熔炼的镁合金熔液转移到砂型铸造机保温炉的坩埚中，将镁合金熔液温度控制在705～725℃，并进行保温，砂型铸造成铸件。
5、固溶热处理
采用固溶热处理炉对上述砂型铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将砂型铸造零件加热到370～380℃、保温16～20小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
6、时效热处理
采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的砂型铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的砂型铸造零件加热到120～130℃、保温3～5小时，然后冷却到室温；
本发明的Mg-6Zn-1Si高强度导热镁合金经过砂型铸造成型并进行固溶热处理和时效热处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为122W.(m.K)-1，抗拉强度为245～255Mpa、屈服强度为210～220Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例9：1000公斤Mg-5Zn-0.5Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：5wt％Zn和0.5wt％Si，余量为Mg)及其金属型铸造零件制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和纯Si颗粒预热
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、纯Si颗粒等所有原料的量，即：945公斤纯镁锭、50公斤纯Zn锭、5公斤纯Si颗粒。
采用预热炉将50公斤纯Zn锭、5公斤纯Si颗粒预热到360～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部945公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在725～745℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的50公斤纯Zn锭、5公斤纯Si颗粒分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在735～760℃，待纯Zn锭、纯Si颗粒完全熔解后，再在735～750℃保温35～50分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、金属型铸造成形
用熔体转移泵将上述步骤熔炼的镁合金熔液转移到金属型铸造机保温炉的坩埚中，将镁合金熔液温度控制在720～740℃，并进行保温，金属型铸造成铸件。
5、固溶热处理
采用固溶热处理炉对上述金属型铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将金属型铸造零件加热到325～355℃、保温8～12小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
6、时效热处理
采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的金属型铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的金属型铸造零件加热到140～150℃、保温6～8小时，然后冷却到室温；
本发明的Mg-5Zn-0.5Si高强度导热镁合金经过金属型铸造成型并进行固溶热处理和时效热处理后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为124W.(m.K)-1，抗拉强度为245～255Mpa、屈服强度为215～225Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
实施例10：1000公斤Mg-6.5Zn-0.2Si高强度导热镁合金(即该镁合金的成分含量为：6.5wt％Zn和0.2wt％Si，余量为Mg)及其压铸零件制备方法。
1、备料和将纯Zn锭和Mg-10％Si中间合金预热(Mg-10％Si中间合金的成分含量为：10wt％Si，余量为Mg)
首先按照该镁合金的成分含量计算需要的纯镁锭、纯Zn锭、Mg-Si中间合金等所有原料的量，即：915公斤纯镁锭、65公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金。
采用预热炉将65公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金预热到350～380℃。
2、纯镁锭熔化
将全部915公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在坩埚底部和纯镁锭表面均匀撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准。用坩埚盖将坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在725～750℃，打开坩埚盖，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
3、添加合金元素Zn、Si
将预热后的65公斤纯Zn锭、20公斤Mg-10％Si中间合金分别没入上述镁熔液中，将镁熔液温度控制在730～755℃，待纯Zn锭、Mg-10％Si中间合金完全熔解后，再在735～750℃保温15～30分钟，使所有合金元素均匀分布在镁熔液中；之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，如果成分和含量不合格，可加料调整，直至合格；
4、压铸成形
将上述镁合金熔液温度控制在685～720℃，并进行保温；根据铸件重量，用熔体定量转移泵将镁合金熔液分批浇注到冷室压铸机的压室中，压铸成铸件。
本发明的Mg-6.5Zn-0.2Si高强度导热镁合金经过压铸成型后具有如下性能：在20℃条件下，导热率大约为123W.(m.K)-1，抗拉强度为265～375Mpa、屈服强度为225～235Mpa，可以用作航空航天中的电源、电子器件的散热系统结构材料。
Claims (6)
1.一种导热镁合金，该镁合金的成分含量为：Zn的含量为1～6.5wt％，Si的含量为0.2～2.5wt％，其余为Mg。
2.根据权利要求1或2所述的导热镁合金，其特征在于：所述的Zn的含量为3.5～5.5wt％。
3.根据权利要求1或2所述的导热镁合金，其特征在于：所述的Si的含量为0.5～1.5wt％。
4.一种制备权利要求1所述的导热镁合金的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
(1)、以纯镁锭作为镁合金中的镁元素的原料，以纯Zn锭作为镁合金中的锌元素的原料，以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的硅元素的原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比称取相应的原料；
(2)、将全部纯镁锭以紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～780℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
(3)、将预热炉升温到160～380℃，将纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金在预热炉中预热到100～380℃，然后分别将预热后的纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金没入镁熔液中；
(4)、将镁熔液温度控制在670～780℃，待纯Zn锭，以及作为镁合金中的硅元素的原料的纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金完全熔解并均匀分布在镁熔液中，成为镁合金熔液；将镁合金熔液在685～750℃保温15～60分钟之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到权利要求1所述的镁合金的成分和含量；
(5)、将合格的镁合金熔液浇注到预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成铸件；或者将镁合金熔液根据铸件重量分批浇注到挤压铸造机或压铸机中，挤压铸造或压铸成铸件；或者采用低压铸造工艺将镁合金熔液铸造成铸件；
(6)、采用固溶热处理炉对上述挤压铸造、低压铸造、金属型铸造或砂型铸造成的铸件进行固溶热处理，其固溶热处理过程是将上述挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造或砂型铸造零件加热到285～380℃、保温3～20小时，具体保温时间根据零件厚度的大小确定，零件厚度越大保温时间越长；
(7)、采用时效热处理炉将上述固溶热处理后的挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造或砂型铸造零件进行时效热处理，其时效热处理规程是将上述固溶热处理后的挤压铸造零件、低压铸造零件、金属型铸造或砂型铸造零件加热到120～170℃、保温3～16小时，然后冷却到室温。
5.一种制备权利要求1所述的导热镁合金的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
(1)、以纯镁锭作为镁合金中的镁元素的原料，以纯Zn锭作为镁合金中的锌元素的原料，以纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金作为镁合金中的硅元素的原料，按上述的镁合金的成分的重量百分比称取相应的原料；
(2)、将全部纯镁锭以紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680～780℃，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔液表面均匀撒上2号熔剂或者炼镁覆盖剂，防止镁燃烧；
(3)、将预热炉升温到160～380℃，将纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金在预热炉中预热到100～380℃，然后分别将预热后的纯Zn锭，和纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金没入镁熔液中；
(4)、将镁熔液温度控制在670～780℃，待纯Zn锭，以及作为镁合金中的硅元素的原料的纯Si颗粒或者Mg-Si中间合金完全熔解并均匀分布在镁熔液中，成为镁合金熔液；将镁合金熔液在685～750℃保温15～60分钟之后，浇注光谱试样，进行炉前分析，根据试样的成分和含量决定是否加料调整，直至镁合金熔液达到权利要求1所述的镁合金的成分和含量；
(5)、将合格的镁合金熔液浇注到预热过的金属型铸造模具或者砂型铸造模具中凝固成供后续变形加工用的坯锭，或者将镁合金熔液输送到结晶器中，进行连续或半连续铸造，制备成供后续变形加工用的坯锭；
(6)、将上述步骤制备的坯锭进行均匀化热处理，其均匀化热处理过程是将坯锭加热到285～380℃、保温3～30小时；然后直接采用轧制、挤压、拉拔或锻造工艺变形加工成板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件，即采用挤压或拉拔工艺将坯锭变形加工成棒材或线材，或用轧制变形将坯锭加工成板材，或采用挤压变形将坯锭加工成管材或型材，或采用锻压机将坯锭锻造成锻件；
(7)、采用时效热处理炉将上述步骤制备的板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件进行时效热处理，其时效热处理规程是将板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻件加热到120～170℃、保温3～16小时，然后冷却到室温；
(8)、采用拉伸机将上述步骤制备的板材、管材、型材、棒材或线材进行室温预拉伸处理，预拉伸的变形量为0.5～10％。
6.根据权利要求4或5所述的制备导热镁合金的方法，其特征在于：在所述的步骤(2)中的将全部纯镁锭以紧密的方式码放在熔化炉中的熔化坩埚中，在保护气体的保护下完全熔化的过程是：在纯镁锭码放在熔化坩埚之前，先在熔化坩埚底部均匀撒上硫磺粉，在纯镁锭码放在熔化坩埚之后，再在纯镁锭在表面均匀撒上硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃烧后能将熔化坩埚中的氧全部转化成二氧化硫为准，用坩埚盖将熔化坩埚密闭，加热升温，使全部纯镁锭在二氧化硫和燃烧后剩余的氮气的保护下完全熔化，再打开坩埚盖。
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