CN112609114B - 一种镁合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种镁合金及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁合金及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域。该镁合金按重量百分含量计，包括：Zn 6.1‑9.0％、RE 0.8‑3.6％、Zr 0.3‑0.8％，余量为Mg，该镁合金的延伸率为20‑28％。其制备方法包括：将Zn源、RE源、Zr源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；将液态混合金属铸造成铸锭；将铸锭在360‑400℃下热处理6‑10h；将热处理后的铸锭挤压成型，得到镁合金。本发明的镁合金具备高的延伸率，使得所述镁合金可以承受较大的塑性变形；同时热导率可为100‑120W·m‑1·K‑1，符合电子设备的热导性能指标；另外，本发明的镁合金还具备较高的强度。该镁合金可用于3C产品领域。

Description

一种镁合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种镁合金及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域。
背景技术
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的轻质金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果好、铸造性能优良和加工性能好等优点，获得了广泛的应用前景。
镁合金按照成分的不同可分为Mg-Al系列合金、Mg-Mn系列合金以及Mg-Zn-Zr系列合金，其中Mg-Zn-Zr系列合金是一种高强高韧镁合金，而且通过向Mg-Zn-Zr系列合金中添加稀土元素，可以进一步提高Mg-Zn-Zr系列合金的综合性能，使得Mg-Zn-Zr系列合金具有较高的抗拉强度和屈服强度。但传统Mg-Zn-Zr系列合金的延伸率较差，且铸造时易于热裂，在产热量较大的电子设备中应用时，难以将电子设备内部产生的热量及时散出，影响了电子设备的稳定运行。
发明内容
发明目的：针对现有Mg-Zn-Zr系列合金存在的问题，本发明提供一种具备高延伸率和导热性能的镁合金，并提供一种该镁合金的制备方法；另外，还提供了一种该镁合金用于3C产品领域的应用。
技术方案：本发明所述的一种镁合金，包括如下组分：Zn 6.1-9.0％、RE 0.8-3.6％、Zr 0.3-0.8％，余量为Mg；该镁合金的延伸率为20-28％。
可选的，该镁合金的热导率为100-120W·m-1·K-1。
可选的，该镁合金中Zn的重量百分含量为6.1-7.5％，Zn的含量超出7.5％，延伸率及导热性能有所下降。
可选的，RE的重量百分含量为2.0-2.6％。RE的含量低于2.0％，镁合金的延伸率较高，但强度性能会有所下降；RE的含量高于2.6％，镁合金的延伸率和强度性能均有所下降。该范围可在保证镁合金的强度性能的同时使其具备高的延伸率。
当镁合金中Zn的重量百分含量为6.1-7.5％，且RE的重量百分含量为2.0-2.6％时，可在获得高的延伸率的同时具备高的热导性能，并保持合适的强度性能。作为优选的，镁合金的热导率可为102-118W·m-1·K-1，屈服强度可为293-353MPa，抗拉强度可为350-408Mpa。
可选的，镁合金中Zn的重量百分含量为7.0-7.5％，RE的重量百分含量为2.0-2.6％。此时，镁合金具备优益的综合性能，表现为高的延伸率、高的热导性能及较高的强度性能。作为优选的，镁合金的延伸率可为20-25％，屈服强度可为340-353Mpa，抗拉强度为390-408Mpa。
可选的，上述镁合金中，RE包括La、Ce、Nd、Y、Gd、Ho、Dy和Er中的至少一种。稀土元素RE以Y为主，其次是Nd，然后是Gd和Ce，其他稀土元素微量。作为优选的，RE包括0.6-2.4％Y、0-1％Nd以及总量为0-0.8％的Gd和Ce。
本发明所述的一种镁合金的制备方法，包括如下步骤：
将Zn源、RE源、Zr源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；
将所述液态混合金属铸造成铸锭；
将所述铸锭在在第一温度条件下热处理6～10h，该第一温度为360℃～400℃；
将热处理后的铸锭挤压成型，得到所述镁合金。
本发明所述的镁合金的应用，是将该镁合金用于3C产品领域。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：(1)本发明的镁合金具备高的延伸率，延伸率可以达到20-28％，使得所述镁合金可以承受较大的塑性变形；同时，该镁合金的热导性能较优，热导率可为100-120W·m-1·K-1，符合电子设备的热导性能指标；另外，本发明的镁合金还具备较高的强度，上述性能提高了镁合金的适用范围；(2)本发明的镁合金的制备方法，在挤压成型前先进行热处理，该热处理过程可以增加基体内Zn元素的含量，增加滑移系，提升合金延伸率。
附图说明
图1为本发明的镁合金的一种制备工艺流程图。
图2为实施例5所得镁合金的微观组织扫描电镜图；
图3为实施例13所得镁合金的微观组织扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种镁合金，按重量百分含量计，包括如下组分：Zn 6.1-9.0％、RE 0.8-3.6％、Zr 0.3-0.8％，余量为Mg；该镁合金的延伸率为20-28％。
具体地，本发明的镁合金是在一定配比的Mg-Zn-Zr系列合金中添加RE(稀土元素)，RE的添加可以弱化镁合金的织构，提升镁合金各组分晶体之间的协调能力，促进动态再结晶，提升镁合金的强度和塑性。
镁合金的强度可以通过屈服强度和拉伸强度体现，本发明提供的镁合金的屈服强度范围为293-353MPa，优选地，该镁合金的屈服强度范围为340-353MPa；本发明提供的镁合金的抗拉强度范围为350-408MPa，优选地，该镁合金的抗拉强度范围为390-408MPa。延伸率与镁合金的塑性直接相关，本发明提供的镁合金的延伸率可以达到20-28％，优选地，该镁合金的延伸率为20～25％；高的延伸率使得镁合金可以承受较大的塑性变形，提高所述镁合金的适用范围。
传统镁合金一般通过添加Al、Mn等金属来提高镁合金的强度，而上述金属的添加会显著降低镁合金的导热性能，在镁合金应用于产热量较高的设备防护时，设备内部的热量难以及时散出，影响了设备的使用性能和寿命。而本发明提供的镁合金通过对Zn、RE和Zr元素添加量的有效控制，在保证了镁合金屈服强度和拉伸强度的基础上，提高了镁合金的导热性能，镁合金的热导率范围可为100-120W·m-1·K-1，优选的，该镁合金的热导率范围为102-118W·m-1·K-1。使得所述镁合金可以广泛应用于电子产品等产热量较高的产品防护领域。
本发明的镁合金中Zn的重量百分比范围为6.1-9.0％，优选为6.1-7.5％。该镁合金在添加金属Zn后，当镁合金中Zn的重量百分比范围为6.1-9.0％时，金属Zn中的一部分会与RE和Mg金属结合形成准晶相，该准晶相的熔点较高，可以通过粒子激发形核机制促进动态再结晶，并阻碍晶粒长大，达到细化镁合金晶粒和提高镁合金强度的作用；而金属Zn中的另一部分会固溶于镁合金基体，产生晶格畸变，促进晶内非基面滑移的启动，提升镁合金的塑性变形能力。然而，当镁合金中Zn的重量百分比低于6.1％时，镁合金晶内发生固溶的Zn元素会减少，降低了镁合金的延伸率；而当镁合金中Zn的重量百分比高于9.0％时，镁合金成型过程中会形成较多的MgZn相，由于该MgZn相的熔点较低，镁合金在高温变形过程中该MgZn相易于溶解，弱化了动态再结晶，使得镁合金的晶粒尺寸偏大，限制了镁合金塑性的提升。
本发明的镁合金中RE的重量百分比范围为0.8-3.6％，优选为2.0-2.6％。镁合金中添加RE后，RE一般分布于晶界，可以弱化镁合金的织构，提升镁合金各晶粒之间的协调能力；而且RE在镁合金成型过程中可以形成热稳定的第二相，促进动态再结晶，提升镁合金的强度和塑性。
本发明的镁合金中Zr的重量百分比范围为0.3-0.8％，优选为0.44-0.68％。Zr作为微合金化元素，在镁合金成型过程中可作为形核质点，促进形核的形成，细化镁合金的晶粒尺寸，达到提高镁合金强度的作用。
如图1，本发明提供了一种所述镁合金的制备方法，包括如下步骤：
S101，将Zn源、RE源、Zr源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属铸造成铸锭；
S103，将所述铸锭在第一温度条件下进行热处理；
S104，将热处理后的铸锭挤压成型，得到所述镁合金。
具体地，S102中铸造工艺可以通过半连续铸造工艺来实现，采用半连续工艺，因快速水冷，获得的晶粒尺寸较小，细小晶粒可同时提升合金强度和延伸率。S103中，第一温度范围为360-400℃，热处理时间为6-10h，采用挤压前的热处理工艺可以增加基体内Zn元素的含量，增加滑移系，提升合金延伸率。S104中挤压成型的工艺参数包括挤压温度、挤压比和挤压速度，挤压温度范围为300-380℃，优选340-350℃，挤压比范围为(10:1)-(18:1)，优选(12:1)-(15:1)，挤压速度的范围为2-8mm/s，优选3-5mm/s。铸锭的形状可以是棒状、管状、块状或者球状，铸锭的具体形状可以根据镁合金的应用领域及应用组件的结构去设置，本发明实施例对此不做限制。
通过本发明实施例提供的制备方法获得的镁合金具有较高的屈服强度和拉伸强度，而且该镁合金的延伸率也较大，可以承受较大的塑性变形，同时，镁合金具备较优的导热性能，提高了镁合金的适用范围。
以下通过具体实施例和对比例对本发明提供的镁合金进行详细说明。
实施例1
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg92.8g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例2
镁合金包括：Zn 6.5g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg92.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例3
镁合金包括：Zn 7.1g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg91.8g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例4
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg91.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例5
镁合金包括：Zn 9.0g，Y 0.8g，Zr 0.3g，Mg89.9g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。其微观组织扫描电镜图如图2。
实施例6
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4(RE 1.0％)，Zr 0.3g，Mg91.2g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例7
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2(RE 1.2％)，Zr 0.3g，Mg91.0g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例8
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 1.8％)，Zr 0.3g，Mg90.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例9
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6，Ho 0.2(RE 2.0％)，Zr0.3g，Mg90.2g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Ho源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例10
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6，Ho 0.2，Dy 0.2(RE2.2％)，Zr 0.3g，Mg90.0g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Ho源、Dy源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例11
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6，Ho 0.2，Dy 0.2，La 0.2(RE2.4％)，Zr 0.3g，Mg89.8g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Ho源、Dy源、La源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例12
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6，Ho 0.2，Dy 0.2，La 0.2，Er0.2(RE 2.6％)，Zr 0.3g，Mg89.6g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Ho源、Dy源、La源、Er源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例13
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.9，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.1％)，Zr 0.3g，Mg90.1g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。其微观组织扫描电镜图如图3，可以看到，制得的镁合金具有小的晶粒尺寸。
实施例14
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 1.2，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.4％)，Zr 0.3g，Mg89.8g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例15
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 1.4，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.6％)，Zr 0.3g，Mg89.6g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例16
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 0.9，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.1％)，Zr 0.4g，Mg91.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例17
镁合金包括：Zn 6.5g，Y 1.1，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.3％)，Zr 0.3g，Mg90.9g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例18
镁合金包括：Zn 7.0g，Y 0.9，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.1％)，Zr 0.5g，Mg90.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例19
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 1.4，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.6％)，Zr 0.5g，Mg89.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例20
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 1.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 2.8％)，Zr 0.3g，Mg89.4g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例21
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 2.1，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 3.3％)，Zr 0.3g，Mg88.9g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例22
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 2.4，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6(RE 3.6％)，Zr 0.3g，Mg88.6g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例23
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.8，Zr 0.44g，Mg91.26g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例24
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.8g，Zr 0.52g，Mg91.18g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例25
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.8，Zr 0.68g，Mg91.02g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
实施例26
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.8g，Zr 0.80g，Mg90.9g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例1
镁合金包括：Zn 5.0g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg 93.9g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例2
镁合金包括：Zn 9.8g，Y 0.8，Zr 0.3g，Mg89.1g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例3
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 0.5，Zr 0.3g，Mg 93.1g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例4
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 4.0g，Zr 0.3g，Mg 89.6g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例5
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 0.8g，Zr 0.18g，Mg 92.92g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例6
镁合金包括：Zn 6.1g，Y 0.8g，Zr 0.92g，Mg 92.18g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒在360℃条件下进行热处理，处理时间为6h；
S104，将热处理后的铸棒挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
对比例7
镁合金包括：Zn 7.5g，Y 0.6，Nd 0.4，Ce 0.2，Gd 0.6，Ho 0.2，Dy 0.2，La 0.2(RE2.4％)，Zr 0.3g，Mg89.6g。
该镁合金通过以下制备方法获得，具体包括：
S101，将Zn源、Y源、Nd源、Ce源、Gd源、Ho源、Dy源、La源、Er源、Zr源和Mg源混合均匀，将混合原料熔炼成液态混合金属；
S102，将所述液态混合金属通过半连续铸造工艺铸造成铸棒；
S103，将所述铸棒预热至340℃，然后挤压成型，挤压温度为340℃，挤压比为15:1，挤压速度为2mm/s，得到镁合金。
表1实施例1-26的镁合金和对比例1-7的镁合金性能参数
Figure BDA0002804033340000151
Figure BDA0002804033340000161
从表1中可以看出，实施例1-26的镁合金屈服强度均可以达到293MPa以上，实施例15及实施例19的镁合金的屈服强度达到353MPa；抗拉强度均可以达到350MPa以上，实施例4的镁合金的抗拉强度达到408MPa；延伸率均大于20％，实施例16的镁合金的延伸率达到28％；实施例1-26的镁合金热导率均大于90W·m-1·K-1，实施例1的镁合金的热导率达到120W·m-1·K-1。
比较实施例1与对比例1～2，对比例1中由于添加的Zn含量较低，导致镁合金屈服强度和抗拉强度较低，而且塑性较差，延伸率只有16.0％；对比例2中由于添加的Zn含量过高，镁合金塑性变差，延伸率降低至18.0％，同时，导热性能明显下降，热导率仅为75W·m-1·K-1。
比较实施例1与对比例3～4，对比例3中由于添加的RE含量过低，导致镁合金的屈服强度较低，只有278MPa，而且塑性也较差，延伸率只有16.7％；对比例4中添加的RE含量过高，虽然镁合金的延伸率有所提高，但其屈服强度和抗拉强度均明显降低，而且导热性能也较差，热导率仅为81W·m-1·K-1。
比较实施例1与对比例5～6，对比例5中由于添加的Zr含量过低，导致镁合金的屈服强度和抗拉强度较低，而且塑性较差，该镁合金的延伸率只有15.3％；对比例6中由于添加的Zr含量过多，虽然镁合金的强度相对于对比例1有所增加，但其塑性明显变差，延伸率只有14.1％，导热性能也大幅降低，热导率为96W·m-1·K-1。
比较实施例12与对比例7可以看到，与预热后直接挤压成型相比，本发明挤压成型前先对铸锭进行热处理，镁合金的力学性能、塑性和导热性能均获得了明显提升。
本发明的镁合金可以应用于3C产品领域。由于电脑、平板电脑、手机或数字音频播放器等3C产品在运行过程中会产生较多的热量，过多热量的聚集会严重影响3C产品的性能和使用寿命，而本发明的镁合金在应用于3C产品上时，借助其较高的热导率，可以快速将3C产品内部的热量传递至外部环境中，保证了3C产品的长期稳定运行。

Claims (7)

1.一种镁合金，其特征在于，按重量百分含量计，包括如下组分：Zn 7.5%，RE 1.8%， Zr0.3%， Mg 90.4%，所述RE按重量百分含量计包括Y 0.6%，Nd 0.4% ，Ce 0.2%，Gd 0.6%；所述镁合金的延伸率为24.8-28%；所述镁合金的热导率为113-120 W·m-1·K-1。
2.一种镁合金，其特征在于，按重量百分含量计，包括如下组分：Zn 7.5%，RE 2.0%， Zr0.3%， Mg 90.2%，所述RE按重量百分含量计包括Y 0.6%，Nd 0.4% ，Ce 0.2%，Gd 0.6%，Ho0.2%；所述镁合金的延伸率为24.1-28%；所述镁合金的热导率为111-120 W·m-1·K-1。
3.一种镁合金，其特征在于，按重量百分含量计，包括如下组分：Zn 7.5%，RE 2.2%， Zr0.3%， Mg 90.0%，所述RE按重量百分含量计包括Y 0.6%，Nd 0.4% ，Ce 0.2%，Gd 0.6%，Ho0.2%，Dy 0.2%；所述镁合金的延伸率为24.4-28%；所述镁合金的热导率为108-120 W·m-1·K-1。
4.一种镁合金，其特征在于，按重量百分含量计，包括如下组分：Zn 7.5%，RE 2.4%， Zr0.3%， Mg 89.8%，所述RE按重量百分含量计包括Y 0.6%，Nd 0.4% ，Ce 0.2%，Gd 0.6%，Ho0.2%，Dy 0.2%，La 0.2%；所述镁合金的延伸率为24.6-28%；所述镁合金的热导率为107-120W·m-1·K-1。
5.根据权利要求1-4任一所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金的屈服强度为340-353Mpa，抗拉强度为390-408Mpa。
6.一种权利要求1-4任一项所述镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Zn源、RE源、Zr源和Mg源混合后熔炼成液态混合金属；
将所述液态混合金属铸造成铸锭；
将所述铸锭在360-400℃下热处理6-10h；
将热处理后的铸锭挤压成型，得到所述镁合金。
7.权利要求1-4任一项所述镁合金用于3C产品领域的应用。
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