CN115198152A - 镁复合材料、电子设备及其制备方法 - Google Patents

镁复合材料、电子设备及其制备方法 Download PDF

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CN115198152A CN202210636819.1A CN202210636819A CN115198152A CN 115198152 A CN115198152 A CN 115198152A CN 202210636819 A CN202210636819 A CN 202210636819A CN 115198152 A CN115198152 A CN 115198152A
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Abstract

镁复合材料、电子设备及其制备方法。镁复合材料包括：模量增强体和合金基体；合金基体包括金属镁和与可以与金属镁形成强化相的强化金属。合金基体包括金属镁和强化金属，强化金属可以与金属镁形成强化相，强化相依附于模量增强体析出，并位于模量增强体与金属镁之间可以起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用，抑制在模量增强体与金属镁界面处裂纹的产生，提升镁复合材料的强度和塑性。位于模量增强体与金属镁之间的强化相可以为热能和载荷在模量增强体与金属镁之间的传递提供传递媒介作用，进而保证热能和载荷可以顺利在模量增强体与金属镁之间传递，进而提升镁复合材料的导热性及导电性能。

Description

镁复合材料、电子设备及其制备方法
技术领域
本申请实施例涉及材料技术领域，尤其涉及一种镁复合材料、电子设备及其制备方法。
背景技术
电子设备包括壳体和设置在壳体内部的电子元件。电子元件包括但限于印刷电路板(printed circuit board，PCB)，电池以及其他功能芯片和传感器等，壳体包括但不限于边框和中框结构。
中框是电子设备的框架，起到支撑整部电子设备的作用，通常需要电子设备的中框具有一定的力学特性以使得中能够支撑整个电子设备。通常，电子设备的中框可以经过多次开缝处理，例如打磨处理或者电脑数值控制(computer numerical control，CNC)处理以及钻孔处理等，以使得中框可以用来装配中央处理器(central processing unit，CPU)和卡槽等一些硬件。
中框的开缝数的增加，为了保证中框可以支撑整个电子设备，因此对中框材料的力学特性的指标要求在不断提升，其中，力学特性主要包括强度。需要中框具有较高的刚度和强度，以保证即使在开缝数量大量增加的情况下中框也可以起到支撑整个电子设备的作用。进一步的，由于电子元件设置在中框内部，通常需要中框具有较高的导热性能才能使得中框内部的电子元件的运行的过程中产生的热量通过中框散出。因此，需要中框兼具高导热性、高刚度及高强度等性能。这就要求采用兼具高导热性能、高模量及高强度的材料制备中框。
发明内容
本申请实施例提供一种镁复合材料、电子设备及其制备方法。镁复合材料包括模量增强体、金属镁和强化金属，强化金属可以与金属镁形成强化相，强化相位于模量增强体与金属镁之间可以起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用，抑制在模量增强体与金属镁界面处裂纹的产生，提升镁复合材料的强度和塑性。
本申请实施例第一方面提供一种镁复合材料，包括：模量增强体和合金基体；其中，合金基体包括金属镁和与金属镁形成强化相的强化金属；强化相位于模量增强体与金属镁之间。
本实现方式中，镁复合材料包括：模量增强体和合金基体；合金基体包括金属镁和与可以与金属镁形成强化相的强化金属。合金基体包括金属镁和强化金属，强化金属可以与金属镁形成强化相，强化相依附于模量增强体析出，并位于模量增强体与金属镁之间可以起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用，抑制在模量增强体与金属镁界面处裂纹的产生，提升镁复合材料的强度和塑性。位于模量增强体与金属镁之间的强化相可以为热能和载荷在模量增强体与金属镁之间的传递提供传递媒介作用，进而保证热能和载荷可以顺利在模量增强体与金属镁之间传递，进而提升镁复合材料的导热性及导电性能。
结合第一方面的第一种实现方式，模量增强体包括碳化硅。
本实现方式中，碳化硅具有耐化学腐蚀性好、强度高、模量高、耐磨性能好、摩擦系数小，且耐高温等特点。采用碳化硅作为模量增强体，可以保证得到的镁复合材料具有强度高、模量高、耐磨性能好、导热性能好，且耐高温等特点。
结合第一方面的第二种实现方式，碳化硅的粒径在5μm～15μm。
本实现方式中，碳化硅的粒径在5μm～15μm，可以保证得到的镁复合材料兼具性质均一及高强度性能。
结合第一方面的第三种实现方式，碳化硅的体积/镁复合材料的体积在15％～25％。
本实现方式中，碳化硅的体积/镁复合材料的体积在15％～25％，可以保证得到的镁复合材料兼具高导电性能、高导热性能、高硬度、高模量及强塑性。
结合第一方面的第四种实现方式，强化金属与金属镁的原子半径差值的绝对值小于或等于预定半径阈值。
本实现方式中，强化金属与金属镁的粒子半径差值的绝对值小于或等于预定半径阈值，可以保证得到镁复合材料的导热性和导电性能。
结合第一方面的第五种实现方式，强化金属包括金属锌和/或稀土金属。
结合第一方面的第六种实现方式，金属锌的质量/合金基体的质量在3％～6％。
本实现方式中，金属锌的质量/合金基体的质量在3％～6％，可以保证得到的镁复合材料兼顾导电性能、导热性能、强度及塑性。
结合第一方面的第七种实现方式，稀土金属包括轻稀土金属中的一种或几种混合。
本实现方式中，采用轻稀土金属可以保证的制备成本较低。
结合第一方面的第八种实现方式，稀土金属包括金属铈。
本实现方式中，金属铈可以均匀分散在金属镁中，进而保证得到的镁复合材料各部分性质均一。
结合第一方面的第九种实现方式，金属铈的质量/合金基体的质量在0.85％～1.5％。
本实现方式中，金属铈的质量/合金基体的质量在0.85％～1.5％，可以保证镁复合材料兼顾高导电性能、高导热性能、高强度及强塑性。
结合第一方面的第十种实现方式，稀土金属还包括金属镧。
本实现方式中，金属镧可以均匀分散在金属镁中，进而保证得到的镁复合材料各部分性质均一。
结合第一方面的第十一种实现方式，金属镧的质量/合金基体的质量小于或等于1.5％。
本实现方式中，金属镧的质量/合金基体的质量小于或等于1.5％，可以保证得到的镁复合材料兼具较高的导电性能和导热性能。
结合第一方面的第十二种实现方式，合金基体还包括强度增强金属；强度增强金属的强度大于金属镁的强度。
本实现方式，引入强度增强金属。强度增强金属的强度大于金属镁的强度，因此强度增强体的加入可以提升镁复合材料的强度。
结合第一方面的第十三种实现方式，强度增强金属包括金属铝、金属锰中的一种或两种混合。
本实现方式，金属铝的加入可以在一定程度上提升镁复合材料的强度，金属锰的加入可以在一定程度上提升镁复合材料的强度。
结合第一方面的第十四种实现方式，金属铝的质量/合金基体的质量小于或等于1％；金属猛的质量/合金基体的质量小于或等于0.5％。
本实现方式中，金属铝的质量/合金基体的质量小于或等于1％，可以保证镁复合材料的导电性能和导热性能。
金属锰的质量/合金基体的质量小于或等于0.5％，可以保证镁复合材料的导电性能和导热性能。
结合第一方面的第十五种实现方式，合金基体的固液相温度宽度大于或等于预定固液相温度宽度。
本实现方式中，合金基体的固液相温度宽度大于或等于预定固液相温度宽度。合金基体的固液相温度宽度越大，合金基体越容易稳定在半固态，与液态的合金基体相比较，这种半固态的合金基体的团聚概率较低，因此，可以一定程度上避免由于合金基体团聚导致合金基体的性质不均一问题的出现。
结合第一方面的第十六种实现方式，模量增强体的模量大于或等于预定模量值。
本实现方式中，模量增强体的模量大于或等于预定模量值，例如，将模量较大的模量增强体的加入可以提升镁复合材料的模量。
本申请实施例第二方面提供一种镁复合材料的制备方法，用于制备本申请实施例提供的镁复合材料，包括：
将组成合金基体的金属材料混合得到合金基体；
将模量增强体与合金基体混合得到镁复合材料。
本实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
结合第二方面的第一种实现方式，将组成合金基体的金属材料混合的步骤包括：
将组成合金基体的金属材料混合；
将混合后的金属材料加热得到液态的金属材料；
混合液态的金属材料得到液态的合金基体。
本实现方式中，通过加热的方式得到液态的金属材料。然后对液态的金属材料进行混合得到合金基体。上述制备方法无需将金属材料制备成易燃易爆炸的粉末状，因此上述制备过程的安全性较高，且制备成本较低。本实现方式适宜批量生产。
结合第二方面的第二种实现方式，在步骤混合液态的金属材料得到液态的合金基体和步骤将模量增强体与合金基体混合得到镁复合材料之间方法还包括：冷却液态的合金基体得到半固态的合金基体。
本实现方式中，将液态的合金基体冷却至半固态的合金基体，半固态的合金基体与液态的合金基体相比较，对增强体的团聚现象明显降低。
结合第二方面的第三种实现方式，将述模量增强体与合金基体混合得到镁复合材料的步骤包括：
将模量增强体与合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
将镁复合材料铸锭挤压和/或轧制成形得到镁复合材料。
本申请实施例中，将镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形，在挤压和/或轧制变形的过程中可以提升强化相与金属镁的在界面处的结合能力，强化相与金属镁的界面处的结合能力越强，强化相与金属镁的界面处出现裂纹的概率越小，强化相与金属镁的界面不易发生断裂，进而保证得到的镁复合材料的强度及塑性。
结合第二方面的第四种实现方式，将述模量增强体与合金基体混合得到镁复合材料的步骤包括：
将模量增强体与合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
将镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形后时效热处理得到镁复合材料。
本申请实施例第三方面提供一种电子设备，包括壳体和设置在壳体内部的电子元件，壳体采用本申请实施例提供的镁复合材料。
本实现方式中，将镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形，在挤压和/或轧制变形的过程中可以提升强化相与金属镁的在界面处的结合能力，强化相与金属镁的界面处的结合能力越强，强化相与金属镁的界面处出现裂纹的概率越小，强化相与金属镁的界面不易发生断裂，进而保证得到的镁复合材料的强度及塑性。
进一步的，时效热处理的过程中将镁复合材料铸锭仅在低温下处理，因为不经过高温固溶处理，因此可以在一定程度上抑制镁复合材料翘曲问题的出现。
进一步的，镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形后，形成大量的模量增强体/金属镁的界面。在进行时效热处理时，强化金属发生富集并优先析出，形成强化相，强化相附着在模量增强体和金属镁之间，提升了模量增强体和金属镁之间的界面结合性，抑制模量增强体和金属镁之间裂纹的出现，进一步提升镁复合材料的强度及塑性。
结合第三方面的第一种实现方式，壳体包括以下一种或多种：后盖、中框。
其中，第三方面任一种可能实现方式中所带来的技术效果可参见上述第一方面及第二方面不同的实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
图1为一可行性实施例提供的硅的扫描电镜图；
图2为一可行性实施例提供的金属铈的扫描电镜图；
图3为一可行性实施例提供的金属铼的扫描电镜图；
图4为一可行性实施例提供的金属铝的扫描电镜图；
图5为一可行性实施例提供的一种复合材料的制备方法的流程图；
图6为一可行性实施例提供的一种合金基体的制备方法的流程图；
图7为一可行性实施例提供的一种复合材料的制备方法的流程图；
图8为一可行性实施例提供的一种复合材料的制备方法的流程图；
图9为实施例一得到的镁基复合材料的扫描电镜图；
图10为实施例一提供的镁复合材料的聚焦离子束电镜图；
图11为实施例二得到的镁基复合材料的扫描电镜图；
图12为一可行性实施例提供的一种电子设备的制备方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面先对本发明实施例可能涉及的一些概念进行简单介绍。
刚度(Stiffness)：是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。是材料或结构弹性变形难易程度的表征。材料的刚度通常用模量来衡量。
模量(modulus)：主要为弹性模量，弹性模量的一般定义是应力除以应变，材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，其比例系数称为弹性模量。
强度(intensity)：物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为强度。固态对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标，包括洛氏强度、布氏强度、维氏强度、显微强度、里氏强度、肖氏强度、巴氏强度、韦氏强度等。
塑性(plasticity ductility briquettability)：当其应力低于比例极限(弹性极限)时，应力一应变关系是线性的，表现为弹性行为。而应力超过弹性极限后，发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分，塑性变形不可逆。材料的塑性通常采用延伸率衡量。
延伸率(elongation)：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
挤压成形(extrusion)：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增加，成为所需制品的加工方法叫挤压，坯料的这种加工叫挤压成形。
轧制成形：也称成形轧制，是利用旋转的轧辊使金属坯料逐步变形制成工件的锻造成形方法，属于旋转锻造，成形轧制时的变形是逐步的、连续的、旋转的，所以生产效率高，设备运转平稳，易于实现机械化和自动化，成形轧制一般分为纵轧、横轧和斜轧。
本申请实施例提及的电子设备可以是移动设备、蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(sessionInitiation protocol，SIP)电话、个人数字处理(personal digitalassistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备、未来5G网络中的终端设备及3C(3C products)产品。
以电子设备为手机为例，手机包括壳体和设置在壳体内部的电子元件。电子元件包括但限于印刷电路板，电池以及其他功能芯片和传感器等，本申请实施例对此不作限制。壳体包括但不限于边框和中框结构。中框是手机的框架，起到支撑整部手机的作用，通常需要手机的中框具有一定的力学特性以使得中能够支撑整个手机。
通常，手机的中框可以经过多次开缝处理，例如打磨处理或者电脑数值控制处理以及钻孔处理等，以使得手机中框可以用来装配中央处理器和卡槽等一些硬件。
中框的开缝数量大量增加、为了保证中框可以支撑整个手机，因此对中框材料的力学特性的指标要求在不断提升，其中，力学特性主要包括刚度和强度。需要中框具有较高的刚度和强度，即使在开缝数量大量增加的情况下也可以起到支撑整个手机的作用。进一步的，由于电子元件设置在中框内部，通常需要中框具有较高的导热性能才能使得中框内部的电子元件的运行的过程中产生的热量通过中框散出。因此，需要中框兼具高导热性、高刚度及高强度等性能。这就要求采用兼具高模量、高导热性能及高强度的材料制备中框。
镁合金是最轻的金属合金材料，为了实现电子设备的轻量化，电子设备通常采用镁合金制备壳体。但传统镁合金刚度低(模量仅为43GPa)、强度低(屈服强度普遍低于200MPa)，导热不足(热导率低于70W/m·K)。
合金化和复合化是提高镁合金综合性能的有效途径。
例如，一些现有技术在金属镁中添加纳米增强相，纳米增强相在镁基复合材料中的质量百分含量为0.01％～2％。该方案得到的复合材料的强度仅为100Mpa左右。
再例如，一些现有技术采用原位自生方案制备镁基复合材料，该方案得到的镁基复合材料弹性模量仅为45.87GPa左右。
为了得到兼具高模量、高导热性能及高强度的材料，本申请实施例提供一种镁复合材料。镁复合材料包括：模量增强体和合金基体；其中，合金基体包括金属镁和与可以与金属镁形成强化相的强化金属；强化相位于模量增强体与金属镁之间。由于，模量增强体的模量大于金属镁的模量，因此，模量增强体的加入可以提升镁复合材料的模量，由该镁复合材料制备出的壳体具有较高的刚度。进一步的，由于合金基体包括金属镁和强化金属，强化金属可以与金属镁形成强化相，强化相依附于模量增强体析出，并位于模量增强体与金属镁之间可以起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用，抑制在模量增强体与金属镁界面处裂纹的产生，因此，提升镁复合材料的强度和塑性，由该镁复合材料制备出的壳体具有较高的强度和塑性。进一步的，位于模量增强体与金属镁之间的强化相可以为热能和载荷在模量增强体与金属镁之间的传递提供传递媒介作用，进而保证热能和载荷可以顺利在模量增强体与金属镁之间传递，进而提升镁复合材料的导热性及导电性能，由该镁复合材料制备出的壳体具有较高的导电性能及导热性。综上本申请实施例提供的镁复合材料兼具高强度、高模量、高导热性能、高导电性能及强塑性。本申请实施例提供的镁复合材料热导率≥140W/m·K、模量≥60GPa、屈服强度≥220MPa、延伸率≥4％。当然，本申请的实施例提供的镁复合材料可以作为电子设备的壳体原材料，镁复合材料通过冲压或者计算机数字化控制精密机械加工(computer numerical contro，CNC)加工成指定结构尺寸的中框后者后盖。如手机中框、平板电脑的中框或后盖、手表表壳、笔记本电脑的ACD面的壳等。其中，笔记本电脑的ACD面的壳中，ACD分别是A面C面和D面，笔记本的上盖最上面是A面，C面是键盘区域，D面是机身底部。
下面对本申请实施例提供的镁复合材料的各组分进一步说明。
本申请实施例中，镁复合材料包括模量增强体。本申请实施例并不对模量增强体种类作具体的限定。在本申请实施例中，模量增强体的模量可以大于或等于金属镁的模量，或，凡是模量大于预定模量值的物质均可以作为强度增强金属应用到本申请实施例中。例如，在一些可行性实现方式中，模量增强体可以是碳化硼(B4C)、氧化铝(Al2O3)陶瓷颗粒等模量较大的材料。本实施例并不对预定模量值的数值作具体的限定，例如在一些可行性实现方式中，预定模量值可以为60GPa。
为了得到性能均一的镁复合材料，作为一种可行性实现方式中，在模量增强体中可以包含硅。请参阅图1，可以看出硅(Si)可以均匀分布在金属镁中。
碳化硅(SiC)具有耐化学腐蚀性好、强度高、模量高、耐磨性能好、摩擦系数小，且耐高温等特点，进一步的，由于，硅可以均匀分布在金属镁中因此包含了硅的碳化硅可以均匀分布在金属镁中，基于上述原因，在一些可行性实现方式中，可以采用碳化硅可以作为模量增强体。
本申请实施例中，并不对碳化硅的粒径作具体的限定。
为了得到具有高强度的镁复合材料，作为一种可行性实现方式，碳化硅的粒径小于或等于15μm，并且碳化硅的粒径越小，碳化硅与金属镁界面结合性越好，相应的包含碳化硅和金属镁的镁复合材料的强度越高。
碳化硅的粒径越小，碳化硅越容易发生团聚。当碳化硅发生团聚时，碳化硅不能均匀的分布于金属镁中，进而导致镁复合材料性质不均一。为了得到性质均一的镁复合材料，作为一种可行性实现方式，碳化硅的粒径可以大于或等于5μm，以避免碳化硅的团聚，进而保证得到镁复合材料性质均一。
为了保证镁复合材料兼具性质均一及高强度性能，作为一种可行性实现方式碳化硅的粒径可以在5μm～15μm的含量不低于80％。
本申请实施例中，镁复合材料可以包含单一粒径的碳化硅，也可以包含混杂粒径的碳化硅。
本申请实施例中，并不对镁复合材料中碳化硅的加入量作具体的限定。本申请实施例中，碳化硅的加入量可以用于碳化硅在镁复合材料中的体积分数表示。为了方便描述本申请实施例中，碳化硅在镁复合材料中的体积分数可以简称为碳化硅的体积分数。碳化硅的体积分数等于碳化硅的体积/镁复合材料的体积。
由于碳化硅的加入可以提升镁复合材料的模量，并且碳化硅体积分数越大，得到的镁复合材料的模量越高。作为一种可行性实现方式，为了得到具有较高模量的镁复合材料，碳化硅的体积分数可以大于或等于15％。
镁复合材料中加入碳化硅，碳化硅与金属镁存在界面。并且碳化硅的体积分数越大，碳化硅与金属镁的界面的面积越大，在碳化硅与金属镁的界面处出现裂纹的概率越大。裂纹的存在会对镁复合材料的导电性能、导热性、硬度及塑性产生一定的影响。为了保证镁复合材料导电性能、导热性、硬度及塑性，作为一种可行性实现方式，碳化硅的体积分数可以小于或等于25％，以此来保证镁复合材料的导电性能、导热性能、硬度及塑性。
为了兼顾镁复合材料的导电性能、导热性能、硬度、模量及塑性，作为一种可行性实现方式，碳化硅的体积分数在15％～25％。
本申请实施例中，镁复合材料还包括合金基体。其中，合金基体包括金属镁。本申请实施例中，金属镁的原子序数12，相对原子质量为24，密度为1.74g/cm3，因此金属镁是一种质量较轻的金属。包含金属镁的镁复合材料也是一种质量较轻的复合材料，进而保证由该镁复合材料制备出的壳体质量较轻。
进一步的，金属镁的晶格是六方晶格。六方晶格可以紧密排列，紧密排列的六方晶格可以在热能和载荷的传递过程中提供较多的传递媒介，因此，包含金属镁的镁复合材料具有较高的导热性能和导电性能。
本申请实施例还包括与金属镁形成强化相的强化金属。本申请实施例中，强化相位于模量增强体与金属镁之间，可以作为热能和载荷在模量增强体与金属镁之间的传递媒介，进而提升镁复合材料的导电性能和导热性能。
强化金属的加入会导致金属镁的晶格畸变。金属镁的晶格畸变会对镁复合材料的导电性能和导热性能产生一定的影响，金属镁的晶格畸变程度越大，镁复合材料的导电性能和导热性能下降越显著。金属镁的晶格畸变程度与强化金属与金属镁的半径差值反向相关。强化金属与金属镁的半径差值越大强化金属与金属镁的相互作用越大，金属镁的晶格畸变程度越大，相应的，镁复合材料的导电性能及导热性能下降越显著。
为了保证镁复合材料的导热性和导电性能，作为一种可行性实现方式，可以采用粒子半径与金属镁的粒子半径差值的绝对值小于或等于预定半径阈值的金属作为强化金属。本申请实施例并不对预定半径阈值的数值作具体的限定，可以根据需求设定预定半径阈值的数值，例如，在一些可行性实现方式中，预定半径阈值可以等于40pm。
为了保证镁复合材料的导热性和导电性能，作为一种可行性实现方式可以采用金属锌为作为强化金属。一方面金属锌的粒子半径与金属镁的粒子半径较为接近，另一方面，锌离子的化合价为+2价，镁离子的化合价为+2价。因此，原子状态的金属锌与原子状态的金属镁粒子半径较为接近，离子状态的金属锌与离子状态的金属镁粒子半径较为接近，因此，原子状态和/或离子状态金属锌与金属镁接触时，金属镁的晶格畸变程度均较小。金属锌加入对镁复合材料的导热性及导电性能的影响较小，因此，镁复合材料可以保持较高的导电性能及导热性能。
本申请实施例中，并不对金属锌的加入量作具体的限定。本申请实施例中，金属锌的加入量可以用于金属锌在合金基体中的质量分数表示。为了方便描述本申请实施例中将金属锌在合金基体中的质量分数可以简称为金属锌的质量分数。金属锌的质量分数等于金属锌的质量/合金基体的质量。
考虑到金属锌的质量分数越大，越有助于MgZn相的形成；MgZn相越多，越有助于提升模量增强体与金属镁界面结合性；模量增强体与金属镁界面结合性越好，镁复合材料的强度越高、塑性越强。为了得到具有高强度及强塑性的镁复合材料作为一种可行性实现方式，金属锌的质量分数可以大于或等于3％。
考虑到金属锌的质量分数越大，金属镁的晶格畸变程度越大。金属镁的晶格畸变程度增大，镁复合材料的导电性能和导热性能下降越明显。为了保证镁复合材料导电性能和导热性能，作为一种可行性实现方式，金属锌的质量分数可以小于或等于6％。
为了兼顾镁复合材料的导电性能、导热性能、强度及塑性，作为一种可行性实现方式，金属锌的质量分数可以在3％～6％。
作为一种可行性实现方式，强化金属可包含稀土金属(rare earth metals)，其中稀土金属可以用RE表示。在一些可行性实现方式中，合金基体可包含一种稀土金属；在一些可行性实现方式中，合金基体可包含多种稀土金属。
本申请实施例中，稀土金属可以包含金属镧(La)、金属铈(Ce)、金属镨(Pr)、金属钕(Nd)、金属钷(Pm)、金属钐(Sm)、金属铕(Eu)、金属钆(Gd)、金属铽(Tb)、金属镝(Dy)、金属钬(Ho)、金属铒(Er)、金属铥(Tm)、金属镱(Yb)、金属镥(Lu)、金属钪(Sc)和金属钇(Y)等金属。
稀土金属可以与金属镁形成MgRE相。MgRE相可以依附于模量增强体析出，位于模量增强体与金属镁之间，起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用，抑制在模量增强体与金属镁界面处裂纹的产生，提升镁复合材料的强度和塑性。
其中，稀土金属可以包括轻稀土金属和重稀土金属。其中，轻稀土金属包括具有较低的原子序数和较小质量的稀土金属，可以包括金属镧(La)、金属铈(Ce)、金属镨(Pr)、金属钕(Nd)、金属钷(Pm)、金属钐(Sm)、金属铕(Eu)。重稀土包括具有较高的原子序数和较大质量的稀土金属，可以包括金属铽(Tb)、金属镝(Dy)、金属钬(Ho)、金属铒(Er)、金属铥(Tm)、金属镱(Yb)、金属镥(Lu)、金属钪(Sc)和金属钇(Y)等金属。
为了得到成本较低的镁复合材料，作为一种可行性实现方式，可以在合金基体中加入成本较低的轻稀土金属。
为了得到各个部分性能均一的镁复合材料性，作为一种可行性实现方式中，可以采用可以均匀分布在金属镁中的金属铈与金属镁形成MgCe相。请参阅图2，图2为一可行性实施例提供的金属铈的扫描电镜图，可以看出金属铈可以均匀分布在金属镁中。
本申请实施例，采用可以均匀分布金属镁中的金属铈作为增强金属，进而可以保证金属铈与金属镁形成的MgCe相可以均匀的分布与金属镁中，进而可以保证得到的镁复合材料性各个部分性能均一。
本申请实施例中，并不对金属铈的加入量作具体的限定。本申请实施例中，金属铈的加入量可以用于金属铈在合金基体中的质量分数表示。为了方便描述本申请实施例中，金属铈在合金基体中的质量分数可以简称为金属铈的质量分数。金属铈的质量分数等于金属铈的质量/合金基体的质量。
考虑到金属铈的质量分数越大，越有助于MgCe相的形成；MgCe相越多，越有助于提升模量增强体与金属镁界面结合性；模量增强体与金属镁界面结合性越好，镁复合材料的强度越高、塑性越强。为了得到具有高强度及强塑性的镁复合材料作为一种可行性实现方式，金属铈的质量分数可以大于或等于0.85％。
在金属镁中加入金属铈，一部分金属铈与金属镁以MgCe相析出，另一部分金属铈以固溶体的形式分布在金属镁中。金属铈的晶格为正方晶体，金属镁的晶格是六方晶格。在金属镁中加入金属铈，由于金属镁与金属铈的晶格形状不同，以固溶体的形式分布在金属镁的金属铈与金属镁界面会出现晶格不匹配的现象，晶格不匹配的现象具体表现为在金属镁和金属铈的界面处出现裂纹，这个裂纹可以阻碍热能和载荷在的金属铈和金属镁之间传递。并且，金属铈质量分数越多，在金属镁与金属铈的界面处的裂纹越多，裂纹对热能和载荷传递过程中的阻碍作用越显著，相应的镁复合材料的导电性能和导热性能下降越显著。为了保证镁复合材料的导电性能和导热性能，作为一种可行性实现方式，金属铈的质量分数可以小于或等于1.5％。
为了兼顾镁复合材料的导电性能、导热性能、强度及塑性，作为一种可行性实现方式，金属铈的质量分数可以在0.85％～1.5％。
在镁复合材料包含金属铈的实施例中，镁复合材料还可以包括金属镧。金属镧可以与金属镁形成MgLa相，MgLa相位于模量增强体与金属镁之间，起到协调模量增强体与金属镁的界面结合性的作用。进一步的，请参阅图3，图3为一可行性实施例提供的金属镧的扫描电镜图，可以看出金属铼可以均匀分布在金属镁中。均匀分布在金属镁中的金属镧与金属镁形成MgLa相可以均匀分布在金属镁中，进而保证镁复合材料各部分性质均一。
在金属镁中加入金属镧，一部分金属镧与金属镁以MgLa相析出，另一部分金属镧以固溶体的形式分布在金属镁中。由于金属镁与金属镧的晶格形状不同，以固溶体的形式分布在金属镁的金属镧与金属镁界面会出现晶格不匹配的现象，晶格不匹配的现象具体表现为在金属镁和金属镧的界面处出现裂纹，这个裂纹可以阻碍热能和载荷在的金属镧和金属镁之间传递。并且，金属镧质量分数越多，在金属镁与金属镧的界面处的裂纹越多，裂纹对热能和载荷传递过程中的阻碍作用越显著，相应的镁复合材料的导电性能和导热性能下降越显著。因此，作为一种可行性实现方式，金属镧的质量分数可以小于或等于1.5％。
为了进一步提升镁复合材料的强度，作为一种可行性实现方式，合金基体中还可以包括强度增强金属。本申请实施例并不对强度增强金属的种类做具体的限定，凡是强度大于或等于金属镁的金属均可以作为强度增强金属应用到本申请实施例中。
作为一种可行性实现方式，强度增强金属可以包括金属铝、金属锰中的一种或两种混合。
金属锰的强度大于金属镁的强度，因此，金属锰的加入可以在一定程度上提升镁复合材料的强度。
考虑到金属锰的加入会导致金属镁的晶格畸变。金属镁的晶格畸变程度会对合金基体的导电性能和导热性能产生一定的影响，并且，金属锰的加入量越大，金属镁的晶格畸变程度增大，镁复合材料的导电性能和导热性能下降越明显。为了保证镁复合材料的导电性能和导热性能，作为一种可行性实现方式，金属锰的质量分数在0～0.5％。其中，金属锰的质量分数等于金属锰的质量/合金基体的质量。
金属铝的强度大于金属镁的强度，因此，金属铝的加入可以在一定程度上提升镁复合材料的强度。
考虑到金属铝的加入会导致金属镁的晶格畸变。金属镁的晶格畸变程度会对合金基体的导电性能和导热性能产生一定的影响，并且，金属铝的加入量越大，金属镁的晶格畸变程度增大，镁复合材料的导电性能和导热性能下降越明显。为了保证镁复合材料导电性能和导热性能，作为一种可行性实现方式，金属铝的质量分数在0～1％，其中，金属铝的质量分数等于金属铝的质量/合金基体的质量。进一步的，请参阅图4，图4为一可行性实施例提供的金属铝的电镜图，可以看出金属铝可以均匀分布在金属镁中，均匀分布在金属镁中的金属铝可以保证镁复合材料各部分性质均一。
在一些可行性实现方式中，将金属材料在液态下混合得到液态的合金基体。液态的合金基体容易发生团聚，导致合金基体各部分性质不均一，使得镁复合材料的各部分性质不均一。为了得到性质均一的镁复合材料，在一些可行性实现方式中，合金基固液相温度宽度大于或等于预定固液相温度宽度。本申请实施例中，固液相温度宽度为合金基体中固态含量为第一含量时的温度与合金基体中固态含量为第二含量时的温度的差值。举例说明，在一可行性实施例中，固液相温度宽度为合金基体中固态含量为60％时的温度与合金基体中固态含量为40％时的温度差值。本申请实施例并不对固液相温度宽度的温度范围做具体的限定，例如在一些可行性实现方式中，预定固液相温度宽度可以为10℃。本实施例中，合金基体中固态物质的含量合可以称之为固相率。
合金基体的固液相温度宽度越大，合金基体越容易稳定在固态和液态的混合态。为了方便描述本申请实施例将固态和液态的混合态称之为半固态。
与液态的合金基体相比较，这种半固态的合金基体的团聚概率较低，因此，可以一定程度上避免由于合金基体团聚导致合金基体的性质不均一问题的出现。进一步的，半固态的合金基体具有一定的流动性，因此可以保证在半固态的合金基体与模量增强体混合过程中的可操作性。
作为一种可行性实现方式，可以通过调整各金属材料的加入量增加合金基体的固液相温度宽度。作为一种可行性实现方式，合金基体中金属锌的质量分数与稀土金属的质量分数的比值可以在3:1～6:1。
本实现方式中，合金基体具有固液相温度宽度可以参阅表1：
表1
合金基体 固液相温度宽度范围(40％～60％固相率) 固液相温度宽度
Mg：Zn(1:1) 642℃～645℃ 3℃
Mg：Zn(1:2) 635℃～640℃ 5℃
Mg：Zn(1:3) 627℃～634℃ 7℃
Mg：3Zn：RE(1:3:1) 622℃～632℃ 10℃
Mg：4Zn：RE(1:4:1) 609℃～621℃ 12℃
Mg：5Zn：1RE(1:5:1) 596℃～612℃ 16℃
Mg：6Zn：1RE(1:6:1) 583℃～601℃ 18℃
至此完成对合金基体的描述。
本申请实施例提供的镁复合材料兼具高强度、高模量、高导热性能、高导电性能及强塑性。本申请实施例提供的镁复合材料热导率≥140W/m·K、模量≥60GPa、屈服强度≥220MPa、延伸率≥4％。
本申请实施例还提供一种复合材料的制备方法，该制备方法用于制备本申请实施例提供的镁复合材料，请参阅图5该制备方法包括S51～S52：
S51将组成合金基体的金属材料混合得到合金基体；
本申请实施例并不对金属材料的混合方式作具体的限定。例如，作为一种可行性实现方式，可以采用粉末冶金法得到合金基体。具体的，粉末状的金属材料。将粉末状的金属材料按比例混合。
粉末冶金法得到合金基体，需要提前将金属材料制备成粉末状的金属材料，加工流程较长，进一步的粉末状的金属材料易燃易爆炸，不适宜大批量生产，成本较高。
为了解决粉末冶金法得到合金基体存在的问题，本申请实施例还提供一种合金基体的制备方法具体的可以参阅图6，合金基体的制备方法包括S61～S63：
S61将组成合金基体的金属材料混合。
S62将混合后的金属材料加热得到液态的金属材料。
本申请实施例并不对金属材料加热温度作具体的限定。加热温度由金属材料所决定，要保证在该温度下，全部的金属材料均为液态。举例说明，在一可行性实现方式中组成合金基体的金属材料包括金属镁、金属锌及金属铈，当金属材料加热至740℃或740℃以上时金属材料为液态。
S63混合加热后的金属材料得到液态的合金基体。
本实施例中并不对混合的方式作具体的限定，凡是可以达到使得金属材料均匀混合目的的混合方式均可以应用到本申请实施例提供的技术方案中。举例说明，作为一种可行性实现方式，可以采用涡流混合的方式混合加热后的金属材料。
本实施例提供的合金基体的制备方法，通过加热的方式得到液态的金属材料。然后对液态的金属材料进行混合得到合金基体。上述制备方法无需将金属材料制备成易燃易爆炸的粉末状，因此上述制备过程的安全性较高，且制备成本较低。进一步的，上述制备过程适宜批量生产。
S52将模量增强体与合金基体混合得到镁复合材料。
作为一种可行性实现方式，模量增强体可以选用优质大结晶碳化硅块经破碎，立式球磨机颗粒整形，酸洗水分，水力精密分级，自然沉降后高温烘干而成，表面清洁度高，杂质含量≤0.1％。
本实施例中并不对模量增强体与合金基体的混合方式作具体的限定，凡是可以达到模量增强体均匀分布于合金基体目的的混合方式均可以应用到本申请实施例提供的技术方案中。举例说明，作为一种可行性实现方式，可以采用涡流混合的方式混合模量增强体与合金基体。具体的，可以对合金基体进行高速涡流搅拌，同时在漩涡中心加入已预热的模量增强体，使得模量增强体强制搅拌并分散于合金基体内。
液态的合金基体容易发生团聚，导致镁复合材料的性质不均一。为了得到性质均一的镁复合材料，作为一种可行性实现方式，在S63与S52之间方法还包括：冷却液态的合金基体得到半固态的合金基体。
本实现方式中，将液态的合金基体冷却至半固态的合金基体，半固态的合金基体与液态的合金基体相比较，合金基体的团聚现象明显降低。例如，在一可行性实现方式中，可以液态的合金基体冷却至615℃～625℃，并恒温稳定0.5h～2h。
通常合金基体的固液相温度宽度越大，合金基体越容易停留在半固态。与液态的合金基体相比较，半固态的合金基体的团聚概率较低，因此，可以一定程度上避免由于合金基体团聚，导致合金基体的性质不均一问题的出现。进一步的，半固态的合金基体具有一定的流动性，因此可以保证在半固态的合金基体与模量增强体混合过程中的可操作性。
作为一种可行性实现方式，可以通过调整合金基体中各金属材料的加入量，来调整合金基体的固液相温度宽度。各合金基体的固液相温度宽度可参阅上述实施例的表1。
为了进一步提升镁复合材料的强度及塑性，本申请实施例对上述实施例提供的镁复合材料的制备方法做了进一步的优化，请参阅图7具体的上述实施例提供的制备方法中S52可以包括S71～S72：
S71将模量增强体与合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
本申请实施例中，液相线温度指的是模量增强体与合金基体的混合物由半固态转化为液态的温度。
升温后的模量增强体与合金基体的混合物以液体的形式存在，然后对模量增强体与合金基体的混合物铸造成设定尺寸的镁复合材料铸锭。
本申请实施例并不对铸造的方式作具体的限定，例如在一些可行性实现方式中可以采用重力铸造法。再例如在一些可行性实现方式中可以采用半连续铸造法。
S72将镁复合材料铸锭挤压成形和/或轧制成形得到镁复合材料。
本申请实施例中，将镁复合材料铸锭挤压成形在挤压的过程中，可以提升增强相与金属镁的在界面处的结合能力，强化相与金属镁的界面处的结合能力越强，强化相与金属镁的界面处出现裂纹的概率越小，强化相与金属镁的界面不易发生断裂，进而保证得到的镁复合材料的强度及塑性。
为了进一步提升镁复合材料的强度及塑性，本申请实施例对上述实施例提供的镁复合材料的制备方法做了进一步的优化，请参阅图8，具体的上述实施例提供的制备方法中S52可以包括S81～S82：
S81将模量增强体与合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
S82将镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形后时效热处理得到镁复合材料。
本实施例中，时效热处理指的是对挤压和/或轧制变形后的镁复合材料铸锭冷加工变形后，在设定温度的环境中放置保持其形状、尺寸，性能随时间而变化的热处理工艺。一般地讲，经过时效热处理后的材料强度有所增加，其中设定温度小于液相线温度。在一些可行性实现方式中，时效热处理可以是将挤压和/或轧制变形后的镁复合材料铸锭在175℃的环境下放置4h～16h。
作为一种可行性实现方式，时效热处理可以是低温T5处理，T5处理采用空气冷却的方式将镁复合材料铸锭冷却至设定温度。
本申请实施例制备的镁复合材料兼具高强度、高模量、高导热性能、高导电性能及强塑性。本申请实施例提供的镁复合材料热导率≥140W/m·K、模量≥60GPa、屈服强度≥220MPa、延伸率≥4％。
下面结合具体的实施例对本申请提供的技术方案作进一步的说明：
实施例一：
一种镁基复合材料，包括合金基体和模量增强体。合金基体包括多种金属材料，具体的，合金基体的成分包括按相应的质量分数量取如下的金属材料：Zn4％，Ce1％，La0.1％，Mn0.3％，余量为Mg和不可避免的杂质元素。其中，杂质元素的重量百分数不超过0.1％；模量增强体为SiC颗粒的粒径为10μm，体积分数为15％。将金属材料升温至740℃以上进行充分液态混合，之后降温至620℃，以使得合金基体为50％液相率的半固态，对半固态合金基体进行转速在400r/min的高速涡流混合，同时加入模量增强体，之后升温至680℃，进行半连续铸造得到镁基复合材料铸锭；后经过350℃下热挤压(对应表2中的挤压态)与175℃下的8h的T5处理(对应表2中的T5态)，获得截面尺寸为70mm×6mm的镁基复合材料。
图9为实施例一得到的镁基复合材料的电镜图。可以看出实现SiC相较均匀分布于基体中，形成一些细小MgRE相与SiC依附析出，提高SiC与Mg基体的界面结合性，镁复合材料兼具高强度、高刚度、高导热性能、高导电性能及强塑性。图10为实施例一提供的镁复合材料的聚焦离子束扫描电子显微镜图，可以看出，SiC与金属镁界面干净平整，无氧化夹杂及裂纹存在，实现优异界面结合，为镁复合材料中的电子热导和载荷传递提供支撑，保证镁复合材料的高导电性能、高导热性能、高强度及强塑性的性能。实施例一提供的镁基复合材料的性能数据如表2所示。
表2
Figure BDA0003682433410000131
本实施例提供的镁复合材料，基于镁合金导热性原理设计复合材料，通过Zn、RE元素与SiC增强相协同作用，降低晶格畸变和界面热阻，大幅提高复合材料的导热性能及导电性能，同时兼顾强度与塑性。同时，设计加入了高含量的SiC，体积分数≥15％(或者质量分数≥20％)，且粒径尺寸在5μm～15μm，以保证镁复合材料高模量效果的实现。
实施例二：
一种镁基复合材料，包括合金基体和模量增强体。合金基体的成分包括按相应的质量分数量取如下的金属材料：Zn4％，Al0.4％，Ce1％，La0.5％，Mn0.3t％，余量为Mg和不可避免的杂质元素，其中，杂质元素的重量百分数不超过0.1％；模量增强体为SiC颗粒的粒径为10μm，体积分数为15％。将金属材料升温至740℃以上进行充分液态混合，之后降温至620℃，以使得合金基体为50％液相率的半固态，对半固态合金基体进行转速在400r/min的高速涡流混合，同时加入模量增强体，之后升温至680℃，进行半连续铸造得到镁基复合材料铸锭；后经过350℃下热挤压(对应表3中的挤压态)与175℃下的4h的T5处理(对应表3中的T5态)，获得截面尺寸为70mm×6mm的镁基复合材料。
图11为实施例二得到的镁基复合材料的电镜图。可以看出实现SiC均匀分布于基体中，形成一些细小MgRE相与SiC依附析出，提高SiC与镁基体的界面结合性，镁复合材料兼具高强度、高刚度、高导热性能、高导电性能及强塑性。
本实施例提供的镁复合材料，基于镁合金导热性原理设计复合材料，通过Zn、RE元素与SiC增强相协同作用，降低晶格畸变和界面热阻，大幅提高复合材料的导热性能及导电性能，同时兼顾强度与塑性。进一步的微量金属铝则主要固溶于金属镁中，金属铝的强度大于金属镁的强度，因此金属铝的加入可以提高镁复合材料强度。实施例二提供的镁基复合材料的性能数据如表3所示。
表3
Figure BDA0003682433410000132
本申请实施例制备的镁复合材料兼具高强度、高模量、高导热性能、高导电性能及强塑性。本申请实施例提供的镁复合材料热导率≥140W/m·K、模量≥60GPa、屈服强度≥220MPa、延伸率≥4％。
本申请实施例还提供一种电子设备的制备方法，请参阅图12，该方法包括S121～S124：
S121采用本申请实施例提供的镁复合材料制备胚料。
S122对胚料进行冲压或CNC得到结构件。
其中，结构件可以是上述的手机中框、平板电脑的中框或后盖、手表表壳、笔记本电脑的ACD面的壳等壳体。
S123对结构件进行皮膜纯化或微弧氧化。
S124将皮膜纯化或微弧氧化的结构件喷漆处理，得到成品结构件。
最终，将电子元件等器件与S124形成的成品结构件组装为电子设备。当然，上述步骤S121至S124只是列举了一种将本申请的实施例提供的镁复合材料制作为电子设备的结构件的过程，当然，可以理解的是在一些示例中为了使得结构件具有更优异的性能还可以包括更多的制作工序。当然，在一些示例中，也可以将该镁复合材料用于制作电子设备的其他结构。

Claims (25)

1.一种镁复合材料，其特征在于，包括：模量增强体和合金基体；
其中，所述合金基体包括金属镁和与所述金属镁形成强化相的强化金属；所述强化相位于模量增强体与金属镁之间。
2.根据权利要求1所述的镁复合材料，其特征在于，所述模量增强体包括碳化硅。
3.根据权利要求2所述的镁复合材料，其特征在于，所述碳化硅的粒径在5μm～15μm。
4.根据权利要求2或3所述的镁复合材料，其特征在于，所述碳化硅的体积/所述镁复合材料的体积在15％～25％。
5.根据权利要求1～4任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述强化金属与所述金属镁的原子半径差值的绝对值小于或等于预定半径阈值。
6.根据权利要求1～5任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述强化金属包括金属锌和/或稀土金属。
7.根据权利要求6所述的镁复合材料，其特征在于，所述金属锌的质量/所述合金基体的质量在3％～6％。
8.根据权利要求6或7所述的镁复合材料，其特征在于，所述稀土金属包括轻稀土金属中的一种或几种混合。
9.根据权利要求6～8任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述稀土金属包括金属铈。
10.根据权利要求9所述的镁复合材料，其特征在于，所述金属铈的质量/所述合金基体的质量在0.85％～1.5％。
11.根据权利要求9或10所述的镁复合材料，其特征在于，所述稀土金属还包括金属镧。
12.根据权利要求11所述的镁复合材料，其特征在于，所述金属镧的质量/所述合金基体的质量小于或等于1.5％。
13.根据权利要求1～12任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述合金基体还包括强度增强金属；所述强度增强金属的强度大于所述金属镁的强度。
14.根据权利要求13所述的镁复合材料，其特征在于，所述强度增强金属包括金属铝、金属锰中的一种或两种混合。
15.根据权利要求14所述的镁复合材料，其特征在于，所述金属铝的质量/所述合金基体的质量小于或等于1％；
所述金属猛的质量/所述合金基体的质量小于或等于0.5％。
16.根据权利要求1～15任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述合金基体的固液相温度宽度大于或等于预定固液相温度宽度。
17.根据权利要求1～16任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述模量增强体的模量大于或等于预定模量值。
18.根据权利要求1～17任一项所述的镁复合材料，其特征在于，所述模量增强体的模量大于或等于所述金属镁的模量。
19.一种镁复合材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～18任一项所述的镁复合材料，包括：
将组成所述合金基体的金属材料混合得到所述合金基体；
将所述模量增强体与所述合金基体混合得到镁复合材料。
20.根据权利要求19所述的制备方法，其特征在于，所述将组成所述合金基体的金属材料混合的步骤包括：
将所述组成合金基体的金属材料混合；
将混合后的所述金属材料加热得到液态的所述金属材料；
混合液态的所述金属材料得到液态的所述合金基体。
21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤混合液态的所述金属材料得到液态的所述合金基体和所述步骤将模量增强体与所述合金基体混合得到镁复合材料之间所述方法还包括：
冷却液态的所述合金基体得到半固态的所述合金基体。
22.根据权利要求19～21任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将述模量增强体与所述合金基体混合得到镁复合材料的步骤包括：
将所述模量增强体与所述合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
将所述镁复合材料铸锭挤压和/或轧制成形得到镁复合材料。
23.根据权利要求19～21任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将述模量增强体与所述合金基体混合得到镁复合材料的步骤包括：
将所述模量增强体与所述合金基体的混合物升温至温度大于或等于液相线温度后铸造成镁复合材料铸锭；
将所述镁复合材料铸锭挤压和/或轧制变形后时效热处理得到镁复合材料。
24.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内部的电子元件，所述壳体采用如权利要求1～18任一项所述的镁复合材料。
25.根据权利要求24所述的电子设备，其特征在于，所述壳体包括以下一种或多种：后盖、中框。
CN202210636819.1A 2022-06-07 2022-06-07 镁复合材料、电子设备及其制备方法 Pending CN115198152A (zh)

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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143371A (en) * 1997-05-28 2000-11-07 Suzuki Motor Corporation Process for producing an MG-based composite material or an MG alloy-based composite material
JP2006299304A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sumitomo Electric Ind Ltd マグネシウム基複合材料
CN104087800A (zh) * 2014-07-09 2014-10-08 北京汽车股份有限公司 一种含SiC颗粒的高弹性模量镁合金及其制备方法
CN104278185A (zh) * 2014-11-03 2015-01-14 北京汽车股份有限公司 一种汽车用含SiC颗粒的高强高模量稀土镁基复合材料
CN107385299A (zh) * 2017-06-27 2017-11-24 郑州轻研合金科技有限公司 一种高模高强镁基复合材料及其制备方法
CN107488801A (zh) * 2017-09-05 2017-12-19 河北工业大学 一种汽车轮毂用高强耐蚀镁合金复合材料及其制备方法
CN108179338A (zh) * 2018-02-02 2018-06-19 仝仲盛 高强度镁合金及其压铸方法
CN111020271A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 陕西科技大学 一种纳米SiC颗粒增强镁基复合板材及其制备方法
CN112342445A (zh) * 2020-09-10 2021-02-09 上海航天精密机械研究所 一种高强塑镁基复合材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6143371A (en) * 1997-05-28 2000-11-07 Suzuki Motor Corporation Process for producing an MG-based composite material or an MG alloy-based composite material
JP2006299304A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sumitomo Electric Ind Ltd マグネシウム基複合材料
CN104087800A (zh) * 2014-07-09 2014-10-08 北京汽车股份有限公司 一种含SiC颗粒的高弹性模量镁合金及其制备方法
CN104278185A (zh) * 2014-11-03 2015-01-14 北京汽车股份有限公司 一种汽车用含SiC颗粒的高强高模量稀土镁基复合材料
CN107385299A (zh) * 2017-06-27 2017-11-24 郑州轻研合金科技有限公司 一种高模高强镁基复合材料及其制备方法
CN107488801A (zh) * 2017-09-05 2017-12-19 河北工业大学 一种汽车轮毂用高强耐蚀镁合金复合材料及其制备方法
CN108179338A (zh) * 2018-02-02 2018-06-19 仝仲盛 高强度镁合金及其压铸方法
CN111020271A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 陕西科技大学 一种纳米SiC颗粒增强镁基复合板材及其制备方法
CN112342445A (zh) * 2020-09-10 2021-02-09 上海航天精密机械研究所 一种高强塑镁基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曾小勤等: "Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能", 《上海交通大学学报》 *

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