CN107043880A - 一种稀土导热镁合金及其制备方法 - Google Patents

一种稀土导热镁合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107043880A
CN107043880A CN201710499735.7A CN201710499735A CN107043880A CN 107043880 A CN107043880 A CN 107043880A CN 201710499735 A CN201710499735 A CN 201710499735A CN 107043880 A CN107043880 A CN 107043880A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
magnesium
temperature
rare earth
magnesium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710499735.7A
Other languages
English (en)
Inventor
周应龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan University
Original Assignee
Foshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan University filed Critical Foshan University
Priority to CN201710499735.7A priority Critical patent/CN107043880A/zh
Publication of CN107043880A publication Critical patent/CN107043880A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

一种稀土导热镁合金，所述镁合金的成分及质量百分比为：Mn含量为0.2～1％，Zn含量为0.5～3％，Nd含量为0.5～2％，其余为Mg。以纯镁、纯锌、镁锰中间合金及镁钕中间合金为原料，经过熔炼、铸造、均匀化处理、热挤压加工、时效处理，最后获得所述稀土导热镁合金。所述镁合金在经过热挤压变形和时效处理后，其抗拉强度为250～350MPa，热导率大于120W/(m·k)。所述镁合金具有良好的导热和力学性能，可满足散热要求及力学要求，同时也可以减轻产品质量，因此可用于制作电器产品壳体、支架、LED散热器系统的结构材料。

Description

一种稀土导热镁合金及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种导热性良好的稀土镁合金及其制备方法。
背景技术
随着3C产品、通讯电子、LED照明及航空航天等领域的发展，对散热材料的需求量急剧上升，同时也对材料的散热性能提出了更高要求，以提高产品的寿命及工作稳定性。现在电子器件的发展趋势为质量轻，体积小，因此要求电子器件壳体材料具有密度小、比强度及比热度高、减震性好、电磁屏蔽性能好的特点。
从理论上讲，用热导率最高的金属材料做散热片是最理想的。目前导热效果最好的金属是银(热导率429W/(m·k))，其次是铜(热导率401W/(m·k))，金(热导率为317W/(m·k))，再次为铝(热导率237W/(m·k))。其中银、金价格昂贵，所以目前主要的散热合金材料是铜合金及铝合金。但是现有技术所用的导热铜合金和导热铝合金不能满足上述要求，急需研究和开发高比强、高比热容的新型导热合金。
镁的密度为1.74g/cm3，约为铝的2/3、铁的1/4，室温时热导率为156W/(m·k)，在常见商用金属材料中仅次于铜和铝，比热导率(即单位质量的热导率)与铝相当，并且镁合金具有吸收震动的能力，因此镁制散热器具有很大的优势，特别用于外壳。铸态纯镁的抗拉强度仅有11.5MPa左右，变形态纯镁的抗拉强度液只有20MPa左右，这样的强度完全不能满足其在力学性能方面的要求，需要通过合金强化等方式来提高金属镁的力学性能。合金元素的添加会导致绝大多数镁合金导热性能的明显下降，如常用铸造镁合金AZ91D，在铸态下屈服强度为150MPa，但热导率仅为51W/(m·k)(仅为纯镁的1/3)。稀土元素可在镁合金中起到非常重要的作用，少量的钕可净化镁合金熔液，改善铸造性能，可以细化晶粒，改善镁合金微观组织，并且可通过析出强化来提高镁合金的常温和高温力学性能。因此需要设计开发稀土导热镁合金具有很大的发展潜力。
发明内容
本发明提供一种稀土导热镁合金，具有良好的导热性能及力学性能，可用于制作电器产品壳体、支架、LED散热器系统的结构材料。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种稀土导热镁合金，所含成分及质量分数为：Mn为0.2～1％、Zn为0.5～3％、Nd为0.5～2％，其余为镁。
进一步地，所述镁合金在铸态、室温(25℃)下热导率大于110W/(m·k)，抗拉强度为120～200MPa，延伸率大于5％；所述镁合金在经过热挤压变形和时效处理后，其抗拉强度为250～350MPa，热导率大于120W/(m·k)。
一种制备本发明所述的镁合金方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：清理纯镁锭表面的氧化皮；并按照上述成分配比取纯镁锭、纯锌、镁锰中间合金及镁钕作为原料；
(2)前处理：将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％SF6和99.5％CO2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15～30分钟，然后升温至740～760℃，加入镁锰中间合金和镁钕中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约5～10min，再倾转坩埚数次，在740～760℃温度下保温30～40min，将合金熔液温度加热至780～800℃，然后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为350～400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸在350℃条件下保温1h，然后进行热挤压变形加工，挤压温度为350～380℃，挤压比为10～15，挤压速度为3mm/s；
(7)时效处理：将步骤(6)获得的合金材料进行时效处理，时效温度为160～240℃，时效时间选24～48h。最终获得所述稀土导热镁合金。
本发明的优点为：所述合金具有良好的导热和力学性能，可满足散热要求及力学要求，同时也可以减轻产品质量，因此可用于制作电器产品壳体、支架、LED散热器系统的结构材料。
具体实施方式
实施例1
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)1.0％Mn、0.5％Zn，1.5％Nd，余量为Mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、Mg-10％Mn中间合金和Mg-25％Nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入预热后的镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％SF6和99.5％CO2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15分钟，然后升温至740℃，加入中间Mg-10％Mn合金和Mg-25％Nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约5min，再倾转坩埚数次，在740℃温度下保温30min，加热合金熔液至温度780℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为350℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为350℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为160℃，时效时间为36h，最终获得所述稀土导热镁合金。
实施例2
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)0.5％Mn、1.5％Zn，1.0％Nd，余量为Mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、Mg-10％Mn中间合金和Mg-25％Nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％SF6和99.5％CO2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温20分钟，然后升温至750℃，加入中间Mg-10％Mn合金和Mg-25％Nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约10min，再倾转坩埚数次，在750℃温度下保温35min，加热合金熔液至温度790℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为360℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为200℃，时效时间为36h，最终获得所述稀土导热镁合金。
实施例3
一种稀土导热镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：按照成分配比(质量分数)1％Mn、2％Zn，2％Nd，余量为Mg取纯镁锭(99.9mass％)、纯锌(99.9mass％)、Mg-10％Mn中间合金和Mg-25％Nd中间合金作为原料；
(2)前处理：将大块的镁锭切割成大约0.5kg的小块，清理纯镁锭表面的氧化皮；将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；并将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，其成分和体积分数为0.5％SF6和99.5％CO2，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15分钟，然后升温至760℃，加入中间Mg-10％Mn合金和Mg-25％Nd中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约10min，再倾转坩埚数次，在760℃温度下保温40min，加热合金熔液至温度800℃后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸锭线切割出直径46mm棒料并将完成切割的棒料在350℃下保温1h，挤压比为15，挤压温度为380℃，挤压速度为3mm/s，得到直径为12mm的合金棒料；
(7)时效处理：将步骤(6)中获得的合金棒料进行时效处理，时效温度为220℃，时效时间为48h，最终获得所述稀土导热镁合金。

Claims (4)

1.一种稀土导热镁合金，其特征在于，所含成分及质量分数为：Mn为0.2～1％、Zn为0.5～3％、Nd为0.5～2％，其余为镁。
2.根据权利要求1所述的一种稀土导热镁合金，其特征在于，所述镁合金在铸态、室温25℃下热导率大于110W/(m·k)，抗拉强度为120～200MPa，延伸率大于5％；所述镁合金在经过热挤压变形和时效处理后，其抗拉强度为250～350MPa，热导率大于120W/(m·k)。
3.一种制备权利要求1所述的镁合金方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备原料：清理纯镁锭表面的氧化皮；按照权利要求1所述的成分配比取纯镁锭、纯锌、镁锰中间合金及镁钕中间合金作为原料；
(2)前处理：将原料预热到200℃左右去除其中的湿气；将坩埚、炉壁、炉盖表面清理干净，减少熔炼过程中杂质的混入；
(3)熔炼：把坩埚炉预热至300℃左右，然后装入预热后的镁锭和锌丝，升温加热，当温度达到350℃时，打开保护气体，待镁锭和锌丝全部熔化后保温15～30分钟，然后升温至740～760℃，加入镁锰中间合金和镁钕中间合金，启动搅拌棒，搅拌大约5～10min，再倾转坩埚数次，在740～760℃温度下保温30～40min，将合金熔液温度加热至780～800℃，然后静置30min；
(4)铸造：去除浇嘴、坩埚壁以及合金液面上的熔渣，然后关闭加热电源，当合金熔液温度降至760℃时，将合金熔液浇注到预热后温度至300℃的浇注钢模中，室温下自然冷却得到铸态的合金锭；
(5)均匀化处理：将步骤(4)中获得的合金铸锭进行均匀化处理，均匀化处理温度为350～400℃，均匀化时间为24h，随炉冷却；
(6)热挤压变形加工：将步骤(5)获得的合金铸在350℃条件下保温1h，然后进行热挤压变形加工，挤压温度为350～380℃，挤压比为10～20，挤压速度为3mm/s；
(7)时效处理：将步骤(6)获得的合金材料进行时效处理，时效温度为160～240℃，时效时间为24～48h，最终获得所述稀土导热镁合金。
4.根据权利要求2中所述的一种稀土导热镁合金的制备方法，其特征在于，步骤(3)所用保护气体成分及其体积分数为0.5％SF6和99.5％CO2。
CN201710499735.7A 2017-06-27 2017-06-27 一种稀土导热镁合金及其制备方法 Pending CN107043880A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710499735.7A CN107043880A (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种稀土导热镁合金及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710499735.7A CN107043880A (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种稀土导热镁合金及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107043880A true CN107043880A (zh) 2017-08-15

Family

ID=59546415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710499735.7A Pending CN107043880A (zh) 2017-06-27 2017-06-27 一种稀土导热镁合金及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107043880A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109207825A (zh) * 2018-09-29 2019-01-15 江苏中科亚美新材料有限公司 一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法
CN111434791A (zh) * 2019-07-04 2020-07-21 四川镁合医疗器械有限责任公司 一种精控性能的镁合金吻合钉及其制备方法
CN112522561A (zh) * 2020-12-03 2021-03-19 广东省科学院材料与加工研究所 一种压铸镁合金及其制备方法
CN113755732A (zh) * 2021-01-19 2021-12-07 中国科学院金属研究所 一种Mg-Nd-Mn三元耐热镁合金及其制备方法
CN113881879A (zh) * 2021-09-27 2022-01-04 中北大学 一种镁锌合金板的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187895A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Mitsubishi Alum Co Ltd 耐熱マグネシウム合金鋳造品
CN102978498A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 中国科学院长春应用化学研究所 一种稀土镁合金及其制备方法
CN104152769A (zh) * 2014-08-21 2014-11-19 重庆大学 一种导热镁合金及其制备方法
CN104862566A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 中国科学院金属研究所 一种高强高塑性医用镁合金及其制备工艺和应用
CN105525178A (zh) * 2014-10-22 2016-04-27 上海交通大学深圳研究院 高导热可压铸Mg-Y-Zr系多元镁合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187895A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Mitsubishi Alum Co Ltd 耐熱マグネシウム合金鋳造品
CN102978498A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 中国科学院长春应用化学研究所 一种稀土镁合金及其制备方法
CN104862566A (zh) * 2014-02-21 2015-08-26 中国科学院金属研究所 一种高强高塑性医用镁合金及其制备工艺和应用
CN104152769A (zh) * 2014-08-21 2014-11-19 重庆大学 一种导热镁合金及其制备方法
CN105525178A (zh) * 2014-10-22 2016-04-27 上海交通大学深圳研究院 高导热可压铸Mg-Y-Zr系多元镁合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孟树昆: "《中国镁工业进展》", 30 September 2012, 冶金工业出版社 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109207825A (zh) * 2018-09-29 2019-01-15 江苏中科亚美新材料有限公司 一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法
WO2020062874A1 (zh) * 2018-09-29 2020-04-02 江苏中科亚美新材料股份有限公司 一种高导热高强韧镁合金材料及其制备方法
CN111434791A (zh) * 2019-07-04 2020-07-21 四川镁合医疗器械有限责任公司 一种精控性能的镁合金吻合钉及其制备方法
CN112522561A (zh) * 2020-12-03 2021-03-19 广东省科学院材料与加工研究所 一种压铸镁合金及其制备方法
CN113755732A (zh) * 2021-01-19 2021-12-07 中国科学院金属研究所 一种Mg-Nd-Mn三元耐热镁合金及其制备方法
CN113755732B (zh) * 2021-01-19 2022-08-09 中国科学院金属研究所 一种Mg-Nd-Mn三元耐热镁合金及其制备方法
CN113881879A (zh) * 2021-09-27 2022-01-04 中北大学 一种镁锌合金板的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107043880A (zh) 一种稀土导热镁合金及其制备方法
CN102978460B (zh) Al-Fe-Ni-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN104651693B (zh) 含微量Al的稀土变形镁合金及其制备方法
CN102978458B (zh) Al-Fe-Si-B-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102534330B (zh) 高强度铸造镁合金的制备方法
CN107460386B (zh) 一种磁场铸造调控含lpso结构高强韧镁合金制备方法
CN105063433A (zh) 一种高导耐热铝合金单丝及其制备方法
CN102978478B (zh) Al-Fe-Mn-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102978471B (zh) Al-Fe-Ga-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN103103388B (zh) Al-Fe-Cr-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102133629A (zh) 一种轻合金电磁悬浮铸造装置和方法
CN104651689A (zh) 一种中高温环境下使用的高热导率镁合金及其制备方法
CN102268578A (zh) 感应电机转子导条的铝合金型材及其制备方法
CN102978466B (zh) Al-Fe-Zr-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN103103383A (zh) Al-Fe-Cu-Mg-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN103103391A (zh) Al-Fe-Cu-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102978456B (zh) Al-Fe-Li-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN103014419B (zh) Al-Fe-Ge-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102978464B (zh) Al-Fe-Ti-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102888544B (zh) 一种Sn、Si复合强化的耐热镁合金及其制备方法
CN103103390A (zh) Al-Fe铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102978462B (zh) Al-Fe-V-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102978465B (zh) Al-Fe-Tc-RE铝合金及其制备方法和电力电缆
CN102021359A (zh) 高Ni、Si含量的Cu-Ni-Si合金及其制备方法
CN107299267B (zh) 一种含锆导热镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170815