CN111020328B - 一种兼具高导热和电磁屏蔽性能的低成本镁合金及其制备加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种兼具高导热和电磁屏蔽性能的低成本镁合金及其制备加工方法，属于电磁屏蔽用金属材料范畴。按质量百分比计，该合金的组成为：Zn和Sn总含量为6％～12％，其中Zn含量为3％～7％，Sn含量为1％～5％，Cu含量为0.5％～2％，Co含量为0.2～1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质Fe，Fe杂质含量≤0.006％。经过铸锭熔炼、均匀化、挤压或轧制变形、热处理等过程，获得具有高导热和电磁屏蔽特性的低成本镁合金，该合金同时具有良好成型性能和力学性能，可以为轻质电磁屏蔽材料提供更多选择。
Description
技术领域
本发明涉及一种兼具高导热和电磁屏蔽性能的低成本镁合金及其制备加工方法，属于电磁屏蔽用金属材料范畴。
背景技术
随着现代社会的发展，各种各样的电子设备层出不穷，它们便利了我们的生产生活，但随之也带来了电磁干扰和污染的问题。电子设备产生的电磁波会干扰人的神经系统，影响人的身体健康。飞机、舰艇、航天器上存在复杂的电子系统，设备的稳定运行需要杜绝外来电磁干扰。因此，电磁屏蔽问题日益引起人们的关注，电磁屏蔽材料也成为材料领域的一个研究热点。与此同时，复杂电子设备运行时会产生较多的热量，这些热量也需要及时导出以保证设备的正常运行，这又要求材料兼具有好的导热性能。此外，常作为设备外壳来发挥屏蔽作用的电磁屏蔽材料也需要有较高的强度。
当前使用的电磁屏蔽材料主要有坡莫合金、铜合金、铝合金等金属材料，表面涂覆型材料及复合型屏蔽材料。铜合金、坡莫合金、铝合金的密度较大，显然满足不了有减重需求的设备(如航天设备)的使用；表面涂覆型材料和复合材料多以工程塑料为基体，具备电磁屏蔽性能可调的优点，但这类材料的力学性能通常较差，无法作为承力件使用。因此，发展新型轻质同时兼具高导热和良好力学性能的电磁屏蔽材料非常重要。
镁合金是目前最轻的金属结构材料，其具有密度小，比强度比刚度高等的优点，同时具有较好的导热和电磁屏蔽性能。对于需要减重并要求导热和电磁屏蔽性能的场合，镁合金的优势显而易见。
合金元素的种类对镁合金的力学性能、导热和电磁屏蔽性能均可产生影响。研究表明，稀土元素的加入可以提高镁合金的力学性能，但也会导致其导热性能大幅下降，且合金制造成本相对高昂。而Zn元素对合金的导热和电磁屏蔽性能影响相对较小，Mg-Zn系镁合金同时具有较好的强度和塑性匹配，是已经走向应用的导热镁合金之一。通过合适的成分设计，结合变形和热处理来制备兼具高导热和电磁屏蔽性能的低成本镁合金，可以为应对5G时代来临带来的复杂电磁环境挑战提供支撑并扩展镁合金的应用空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本的兼具高导热及电磁屏蔽特性的镁合金及其制备方法。通过在镁基体中引入Zn、Sn、Cu等元素，借助挤压、轧制变形和时效处理来提高合金强度，同时使合金具有高的导热和电磁屏蔽性能。
一种兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金，该合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，同时加入少量的Co元素。按质量百分比计，其组成为：Zn和Sn总含量为6％～12％，其中Zn含量为3％～7％，Sn含量为1％～5％，Cu含量为0.5％～2％，Co含量为0.2～1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质Fe，Fe杂质含量≤0.006％。
一种优选方案，按质量百分比计，镁合金的成分为：Zn为3.0％～7.0％，Sn为3％～5％，Cu为0.5％～2％，Co为0.2～1.0％。
一种更优选方案，按质量百分比计，镁合金的成分为：Zn为5.0％～7.0％，Sn为3％～5％，Cu为0.5％～1.5％，Co为0.5～1.0％。
一种最优选方案，按质量百分比计，镁合金的成分为：Zn为5.5％～7％，Sn为3％～5％，Cu为0.8％～1.5％，Co为0.6～0.8％。
上述兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，包括如下步骤：
(1)按所述镁合金的质量百分比进行配料；
(2)将原料镁及Zn、Sn、Cu和Co在鼓风干燥箱中进行干燥和预热，去除水分；
(3)将部分纯镁锭放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至720～740℃，保温6-10min，使镁锭在保护气体下完全熔化；在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待镁锭完全熔化，撇除浮渣，此过程温度保持在720～740℃；
(4)将温度升至740～800℃，添加其它原料，添加顺序为：首先添加Zn元素，其次为Sn元素，最后添加Cu、Co元素；加入后在760～820℃的温度下保温8-15min；待完全熔化后，对熔体施加电磁场进行搅拌，每次搅拌完后撇去上层浮渣；搅拌2-4次后，在熔体中放入ZrO2过滤片，过滤去除熔体中的氧化夹杂；随后将温度降至650℃-670℃，将坩埚从加热炉中取出，水冷；再经过车削加工去除铸锭的表皮和冒口，得到表面质量良好的铸锭；
(5)对铸锭进行均匀化处理；
(6)对均匀化后的铸锭进行变形加工，变形加工方式为挤压、轧制或者二者的结合；
(7)对变形后合金进行时效(T5)及固溶+时效(T6)热处理。
步骤(1)中，配料时，Zn、Sn、Cu和Co为纯金属的形式，镁为纯镁锭的形式。
步骤(2)中，原料镁、Zn、Sn、Cu和Co的预热温度为190-210℃，时间为22-26h。
步骤(3)中，所述的部分纯镁锭为占总质量50-70％的纯镁锭；中频电磁感应炉的预热温度500-650℃；所述的保护气体为氩气和四氟乙烷的混合气体，氩气与四氟乙烷的体积比为20:1。
步骤(4)中，利用外加电磁场对熔体进行搅拌，搅拌时的温度控制在760-830℃之间。
步骤(5)中，所述的均匀化热处理为双级热处理，将铸锭放入马弗炉中，先在300℃～330℃下保温12h～24h，再将温度升至400℃～450℃，在此温度下保温24h～48h。采用双级均匀化制度可以使难溶相尽可能回溶。
步骤(6)中，进行挤压变形时，挤压变形温度为320～350℃，得到挤压板材；进行轧制时，轧制温度为360-380℃，根据需要和实际生产条件，轧制方式可以为普通轧制、衬板轧制，衬板轧制时衬板可以为单衬板、双衬板，衬板材料为模具钢。
将变形加工后的合金去除残余应力，所述的去除合金的残余应力为预拉伸、振动或者深冷处理。
步骤(7)中，对变形后的合金进行热处理，热处理方式包括时效、固溶+时效，合金时效(T5)温度为130-200℃，时间为6-96h，优选为20-96h，进行固溶+时效时，先在380-420℃下保温为2～5h，然后在130-200℃下保温6-96h，优选为20-96h。
本发明的优点：通过Zn、Cu元素的复合添加，使得合金中形成了MgZnCu相，该相的形成可以提高合金的导热性能。Sn元素可以提高合金的成型性能，同时形成的Mg2Sn相可以提高合金的力学性能。另外，Co元素的添加可以有效提高Mg-Zn合金的时效响应。研究表明，时效过程中更多第二相的析出对提高合金的电磁屏蔽性能非常有利。因此，本发明得到的镁合金兼具高导热和电磁屏蔽特性，同时具有低成本、成型性好的优点，对于需要减重又要求一定的力学性能的电磁屏蔽设备意义重大。
本发明的镁合金经过铸锭熔炼、均匀化、挤压或轧制变形、热处理等过程，获得具有高导热和电磁屏蔽特性的低成本镁合金，该合金同时具有良好成型性能和力学性能，可以为轻质电磁屏蔽材料提供更多选择。
具体实施方式
本发明兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金，按质量百分比计，其组成为：Zn、Sn总含量范围为6％～12％，其中Zn含量范围3％～7％，Sn含量范围1％～5％，Cu含量为0.5％～2％，Co总加入量为0.2～1.0％，余量为Mg和不可避免的杂质Fe，Fe杂质含量≤0.006％。Cu元素加入到Mg-Zn合金后形成MgZnCu相，可以提高合金的导热和电磁屏蔽性能，Sn元素可以有效提高合金的变形能力。
上述兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述成分要求进行配料，其中Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，剩余的Mg以纯Mg锭的形式加入。在鼓风干燥箱中将称取的原料在200℃下预热24h，使原料处于干燥状态。
(2)将经过干燥的纯镁锭(总质量的60％左右)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热(预热温度500-650℃)好的中频电磁感应炉中，升温至720～740℃，保温6-10min，使镁锭在保护气体(氩气：四氟乙烷＝20:1)下完全熔化；在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待镁锭完全熔化，撇除浮渣，此过程温度保持在720～740℃。
(3)待温度升至740～800℃后，添加除Mg以外的合金元素。添加顺序为：首先添加Zn元素，其次为Sn元素，最后添加Cu、Co元素。纯金属加入完毕后在760～820℃的温度下保温8-15min。待纯金属完全熔化后，对熔体施加电磁场进行搅拌，每次搅拌完后撇去上层浮渣；搅拌2-4次后，在熔体中放入ZrO2过滤片，以过滤去除熔体中的氧化夹杂。随后将温度降至650℃-670℃，将坩埚从加热炉中取出，利用水介质对其进行冷却。再经过后续的车削加工去除铸锭的表皮和冒口，得到表面质量良好的铸锭。
(4)对铸锭进行均匀化处理，采用双级均匀化制度以使难溶相尽可能回溶。将铸锭放入马弗炉中，先在300℃～330℃下保温12h～24h，再将温度升至400℃～450℃，在此温度下保温24h～48h。
(5)将(4)中得到的铸锭切割至合适尺寸，进行塑性变形加工。变形方式为挤压、衬板轧制或者二者的结合，进行挤压变形时，挤压变形温度为320～350℃，得到挤压板材；进行轧制时，轧制温度为360-380℃，轧制方式为衬板轧制，衬板可以为单衬板、双衬板，衬板材料为模具钢。将变形加工后的合金去除残余应力，去除合金的残余应力为预拉伸(机械拉伸法)、振动(振动时效处理)或者深冷处理(在-196℃的液氮中进行深冷处理)。
(6)对变形后的合金进行热处理，热处理方式包括时效、固溶+时效，合金时效(T5)温度为130-200℃，时间为0-96h，进行固溶+时效时，先在380-420℃下保温为2～5h，然后在130-200℃下保温0-96h。
下面结合具体的实施例对本发明进一步进行说明。
实施例1：选用的合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，按质量百分比，Zn含量为3％，Sn含量为3％，Cu含量为0.5％，Co含量为0.2％，其余为Mg和不可避免的杂质，杂质Fe含量<0.006％。合金的制备按照以下步骤进行：
(1)按合金的成分要求进行配料：Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，Mg以纯镁锭的形式加入。将纯镁锭及各种纯金属块放入鼓风干燥箱，200℃下预热24h，去除原料中的水分，为接下来的熔炼做好准备；
(2)先将用于加热的中频电磁感应炉升温至520℃，向加热炉中通入保护气体，保护气体的成分为氩气和四氟乙烷(比例20:1)的混合气体。将经过干燥的纯镁锭(总量的60％)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至720℃，在该温度下保温10min，使镁锭完全熔化。在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待所有镁锭完全熔化，撇除熔体上层浮渣；
(3)待温度升至740℃后，添加其余的合金元素，添加顺序为：首先是Zn元素、其次为Sn元素、最后添加Cu和Co元素。纯金属加入完毕后将炉温升至780℃，并在此温度下保温10min，使加入的纯Zn、Sn、Cu、Co完全熔化。待所有金属完全熔化后，利用外加电磁场对熔体进行第一次搅拌，搅拌时间持续3min，使合金元素充分扩散，搅拌完毕撇去熔体表层浮渣。将熔体再在780℃下保温5min后，进行第二次搅拌，搅拌时间同样为3min并撇去浮渣。紧接着放入ZrO2过滤片，以进一步去除熔体中的氧化夹杂物，随后将熔体温度降至650℃，将坩埚从加热炉中取出进行水冷。然后进行车削加工去除冒口和表皮，得到表面光洁的铸锭。
(4)对铸锭进行双级均匀化处理，将铸锭放入马弗炉中，先在300℃下保温12h，再将温度升至400℃，在此温度下保温48h。
(5)对经过(4)处理的铸锭切割至合适尺寸进行挤压变形，挤压变形温度为350℃，挤压比为5:1，挤压速度为3mm/s，得到挤压板材。将变形加工后的合金进行深冷处理去除残余应力。
(6)对挤压变形后的合金进行热处理。合金时效(T5)温度为160℃，时间为48h；固溶和时效(T6)时，合金在400℃下保温2h，然后再在160℃下保温30h。
实施例2：选用的合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，按质量百分比，Zn含量为6％，Sn含量为3％，Cu含量为0.5％，Co含量为0.5％，其余为Mg和不可避免的杂质，杂质Fe含量<0.006％。合金的制备按照以下步骤进行：
(1)按合金的成分要求进行配料：Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，Mg以纯镁锭的形式加入。将纯镁锭及各种纯金属块放入鼓风干燥箱，200℃下预热24h，去除原料中的水分，为接下来的熔炼做好准备；
(2)先将用于加热的中频电磁感应加热炉升温至520℃，向加热炉中通入保护气体，保护气体的成分为氩气和四氟乙烷(比例20:1)的混合气体。将经过干燥的纯镁锭(总量的60％)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至730℃，在该温度下保温10min，使镁锭完全熔化。在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待所有镁锭完全熔化，撇除熔体上层浮渣；
(3)待温度升至740℃后，添加其余的合金元素，添加顺序为：首先是Zn元素、其次为Sn元素、最后添加Cu和Co元素。纯金属加入完毕后将炉温升至780℃，并在此温度下保温10min，使加入的纯Zn、Sn、Cu、Co完全熔化。待所有金属完全熔化后，对熔体施加电磁场进行第一次搅拌，搅拌时间持续3min，使合金元素充分扩散，搅拌完毕撇去熔体表层浮渣。将熔体再在780℃下保温5min后，进行第二次搅拌，搅拌时间同样为3min并撇去浮渣。紧接着放入ZrO2过滤片，以进一步去除熔体中的氧化夹杂物，随后将熔体温度降至650℃，将坩埚从加热炉中取出进行水冷。然后进行车削加工去除冒口和表皮，得到表面光洁的铸锭。
(4)对铸锭进行双级均匀化处理，将铸锭放入马弗炉中，先在310℃下保温12h，再将温度升至400℃，在此温度下保温48h。
(5)对经过(4)处理的铸锭切割至合适尺寸进行挤压变形，挤压变形温度为350℃，挤压比为5:1，挤压速度为3mm/s，得到挤压板材。将变形加工后的合金采用机械拉伸法去除残余应力。
(6)对挤压变形后的合金进行热处理。合金时效(T5)温度为160℃，时间为30h；固溶+时效制度为先在400℃下保温2h，然后在160℃下保温30h。
实施例3：选用的合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，按质量百分比，Zn含量为5.5％，Sn含量为4％，Cu含量为0.8％，Co含量为0.7％，其余为Mg和不可避免的杂质，杂质Fe含量<0.006％。合金的制备按照以下步骤进行：
(1)按合金的成分要求进行配料：Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，Mg以纯镁锭的形式加入。将纯镁锭及各种纯金属块放入鼓风干燥箱，200℃下预热24h，去除原料中的水分，为接下来的熔炼做好准备；
(2)先将用于加热的中频电磁感应加热炉升温至550℃，向加热炉中通入保护气体，保护气体的成分为氩气和四氟乙烷(比例20:1)的混合气体。将经过干燥的纯镁锭(总量的60％)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至725℃，在该温度下保温10min，使镁锭完全熔化。在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待所有镁锭完全熔化，撇除熔体上层浮渣；
(3)待温度升至750℃后，添加其余的合金元素，添加顺序为：首先是Zn元素、其次为Sn元素、最后添加Cu和Co元素。纯金属加入完毕后将炉温升至780℃，并在此温度下保温10min，使加入的纯Zn、Sn、Cu、Co完全熔化。待所有金属完全熔化后，对熔体施加电磁场来进行搅拌，搅拌时间持续3min，使合金元素充分扩散，搅拌完毕撇去熔体表层浮渣。将熔体再在790℃下保温5min后，进行第二次搅拌，搅拌时间同样为3min并撇去浮渣。紧接着放入ZrO2过滤片，以进一步去除熔体中的氧化夹杂物，随后将熔体温度降至650℃，将坩埚从加热炉中取出进行水冷。然后进行车削加工去除冒口和表皮，得到表面光洁的铸锭。
(4)对铸锭进行双级均匀化处理，将铸锭放入马弗炉中，先在320℃下保温12h，再将温度升至410℃，在此温度下保温48h。
(5)对经过(4)处理的铸锭切割至合适尺寸进行双衬板轧制变形，衬板材料为模具钢；轧制变形温度为380℃，轧制道次和单次压下量可以根据具体的铸锭尺寸来确定，最终得到厚度为20mm的板材。将变形加工后的合金进行深冷处理去除残余应力。
(6)对挤压变形后的合金进行热处理。合金时效(T5)温度为180℃，时间为30h；固溶+时效制度为先在410℃下保温2h，然后在180℃下保温30h。
实施例4：选用的合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，按质量百分比，Zn含量为6％，Sn含量为5％，Cu含量为0.5％，Co含量为1％，其余为Mg和不可避免的杂质，杂质Fe含量<0.006％。合金的制备按照以下步骤进行：
(1)按合金的成分要求进行配料：Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，Mg以纯镁锭的形式加入。将纯镁锭及各种纯金属块放入鼓风干燥箱，200℃下预热24h，去除原料中的水分，为接下来的熔炼做好准备；
(2)先将用于加热的中频电磁感应加热炉升温至550℃，向加热炉中通入保护气体，保护气体的成分为氩气和四氟乙烷(比例20:1)的混合气体。将经过干燥的纯镁锭(总量的60％)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至730℃，在该温度下保温10min，使镁锭完全熔化。在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待所有镁锭完全熔化，撇除熔体上层浮渣；
(3)待温度升至760℃后，添加其余的合金元素，添加顺序为：首先是Zn元素、其次为Sn元素、最后添加Cu和Co元素。纯金属加入完毕后将炉温升至790℃，并在此温度下保温12min，使加入的纯Zn、Sn、Cu、Co完全熔化。待所有金属完全熔化后，对熔体施加电磁场对其进行第一次搅拌，搅拌时间持续3min，使合金元素充分扩散，搅拌完毕撇去熔体表层浮渣。将熔体再在790℃下保温8min后，进行第二次搅拌，搅拌时间同样为3min并撇去浮渣。紧接着放入ZrO2过滤片，以进一步去除熔体中的氧化夹杂物，随后将熔体温度降至650℃，将坩埚从加热炉中取出进行水冷。然后进行车削加工去除冒口和表皮，得到表面光洁的铸锭。
(4)对铸锭进行双级均匀化处理，将铸锭放入马弗炉中，先在320℃下保温12h，再将温度升至420℃，在此温度下保温48h。
(5)对经过(4)处理的铸锭切割至合适尺寸进行挤压变形，挤压变形温度为350℃，挤压比为5:1，挤压速度为3mm/s，得到挤压板材。将变形加工后的合金进行振动时效处理去除残余应力。
(6)对挤压变形后的合金进行热处理。合金时效(T5)温度为190℃，时间为30h；固溶+时效制度为先在420℃下保温2h，然后在190℃下保温30h。
实施例5：选用的合金为Mg-Zn-Sn-Cu系镁合金，按质量百分比，Zn含量为5％，Sn含量为3％，Cu含量为1％，Co含量为0.8％，其余为Mg和不可避免的杂质，杂质Fe含量<0.006％。合金的制备按照以下步骤进行：
(1)按合金的成分要求进行配料：Zn、Sn、Cu、Co元素以纯金属的形式加入，Mg以纯镁锭的形式加入。将纯镁锭及各种纯金属块放入鼓风干燥箱，200℃下预热24h，去除原料中的水分，为接下来的熔炼做好准备；
(2)先将用于加热的中频电磁感应加热炉升温至520℃，向加热炉中通入保护气体，保护气体的成分为氩气和四氟乙烷(比例20:1)的混合气体。将经过干燥的纯镁锭(总量的60％)放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至720℃，在该温度下保温10min，使镁锭完全熔化。在保证熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待所有镁锭完全熔化，撇除熔体上层浮渣；
(3)待温度升至755℃后，添加其余的合金元素，添加顺序为：首先是Zn元素、其次为Sn元素、最后添加Cu和Co元素。纯金属加入完毕后将炉温升至780℃，并在此温度下保温10min，使加入的纯Zn、Sn、Cu、Co完全熔化。待所有金属完全熔化后，对熔体施加电磁场进行搅拌，搅拌时间持续3min，使合金元素充分扩散，搅拌完毕撇去熔体表层浮渣。将熔体再在780℃下保温6min后，进行第二次搅拌，搅拌时间同样为3min并撇去浮渣。紧接着放入ZrO2过滤片，以进一步去除熔体中的氧化夹杂物，随后将熔体温度降至650℃，将坩埚从加热炉中取出进行水冷。然后进行车削加工去除冒口和表皮，得到表面光洁的铸锭。
(4)对铸锭进行双级均匀化处理，将铸锭放入马弗炉中，先在320℃下保温12h，再将温度升至430℃，在此温度下保温48h。
(5)对经过(4)处理的铸锭切割至合适尺寸进行衬板轧制变形，衬板为双衬板，衬板材料为模具钢；轧制变形温度为380℃，轧制道次和单次压下量可以根据具体的铸锭尺寸来确定，最终得到厚度为20mm的板材。将变形加工后的合金进行深冷处理去除残余应力。
(6)对挤压变形后的合金进行热处理。合金时效(T5)温度为190℃，时间为30h；固溶+时效制度为先在430℃下保温2h，然后在190℃下保温30h。
将实施例1-5制备的镁合金进行室温力学性能、室温导热及电磁屏蔽效能测试，得到的结果如表1所示。
表1实施例1-5制备的镁合金的测试性能
从表1中，可以看到实施例1-5的导热系数在103-125W/m·K之间，在室温时材料的抗拉强度在326-354MPa之间。所有合金在300-1500MHz之间均具有良好的电磁屏蔽性能，其中Mg-5.5Zn-3Sn-1.5Cu-0.5Co合金在800MHz下的屏蔽效能为112dB，到1500MHz时，屏蔽效能虽有下降但也达85dB，远远满足军事上对屏蔽体的性能要求(≥60dB)。
本发明的镁合金兼具高导热和电磁屏蔽特性，良好的力学性能和成型性能，且合金元素为成本较低的Zn、Sn、Cu等元素。对于对电磁屏蔽材料有轻质要求的设备，该合金的意义不言而喻。
在上述本发明的技术方案中，所述的合金组分中Zn、Sn、Cu及Co的含量在限定范围内可自由选择，故以上说明所包含的技术方案应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。
Claims (9)
1.一种兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金，其特征在于：按质量百分比计，该合金的组成为：Zn和Sn总含量为8%~12%，其中Zn含量为5%~7%，Sn含量为4%~5%，Cu含量为0.5%~2%，Co含量为0.2~1.0%，余量为Mg和不可避免的杂质Fe，Fe杂质含量≤0.006%。
2.根据权利要求1所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，包括如下步骤：
（1）按所述镁合金的质量百分比进行配料；
（2）将原料镁及Zn、Sn、Cu和Co在鼓风干燥箱中进行干燥和预热，去除水分；
（3）将部分纯镁锭放入不锈钢坩埚中，然后将坩埚放入预热好的中频电磁感应炉中，升温至720~740℃，保温6-10min，使镁锭在保护气体下完全熔化；在熔体不溢出的条件下分批加入剩余的镁锭，待镁锭完全熔化，撇除浮渣；
（4）将温度升至740~800℃，首先添加Zn元素，其次为Sn元素，最后添加Cu、Co元素；加入后在760~820℃的温度下保温8-15min；待完全熔化后，对熔体施加电磁场进行搅拌，每次搅拌完后撇去上层浮渣；搅拌2-4次后，在熔体中放入ZrO2过滤片，过滤去除熔体中的氧化夹杂；随后将温度降至650℃-670℃，将坩埚从加热炉中取出，水冷；再经过车削加工去除铸锭的表皮和冒口，得到表面质量良好的铸锭；
（5）对铸锭进行均匀化处理，所述的均匀化热处理为双级热处理，先在300℃~330℃下保温12h~24h，再将温度升至400℃~450℃，保温24h~48h；
（6）对均匀化后的铸锭进行变形加工，变形加工方式为挤压、轧制或者二者的结合；
（7）对变形后合金进行时效及固溶+时效热处理。
3.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的原料镁、Zn、Sn、Cu和Co的预热温度为190-210℃，时间为22-26h。
4.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的部分纯镁锭为占总质量50-70%的纯镁锭；中频电磁感应炉的预热温度500-650℃。
5.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的保护气体为氩气和四氟乙烷的混合气体，氩气与四氟乙烷的体积比为20:1。
6.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：利用电磁场对熔体进行搅拌时，温度控制在760-830℃之间。
7.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：进行挤压变形时，挤压变形温度为320~350℃，得到挤压板材；进行轧制时，轧制温度为360-380℃，轧制方式为普通轧制或衬板轧制，衬板轧制时衬板为单衬板或双衬板，衬板材料为模具钢。
8.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：将变形加工后的合金去除残余应力，去除合金的残余应力为预拉伸、振动或者深冷处理。
9.根据权利要求2所述的兼具高导热及电磁屏蔽性能的低成本镁合金的制备和加工方法，其特征在于：所述的合金时效温度为130-200℃，时间为6-96h；进行固溶+时效时，先在380-420℃下保温为2~5h，然后在130-200℃下保温6-96h。
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