导热镁合金及其制备方法

专利名称：导热镁合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种导热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1. 55 W. (m. K)—'，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 (ASM Specialty Handbook: Magnesium and magnesium Alloys),含铝、锌的镁合金AZ81，其抗拉强度为275Mpa、 20。C对 的导热系数为51. 1 W. (m.K广；稀土镁合金WE43，其强度为250Mpa、 2(TC时的导热系数为51.3W. (m.Kr;含锌、稀土的镁合金ZE41，其 抗拉强度为205Mpa、 2(TC时的导热系数为123. 1 W. (m. K)—、含锌、 铜的镁合金ZC63，其抗拉强度为210Mpa、 20。C时的导热系数为122 W. (m.K)—';含银、稀土的镁合金QE22，其抗拉强度为260Mpa、 20 'C时的导热系数为113 W. (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265 Mpa;而强度较高的比如AZ81、 WE43,其导热率都小于55 W. (m. K)—'。

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2(TC条件下，导热率大于120 W. (m.K广，抗拉强度大于 340 Mpa、屈服强度大于320 Mpa。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
一种导热镁合金，该镁合金的成分含量为Zn的含量为1.5 llwt%， Cu的含量为0. 5 5wt%， Mn的含量为0. 15 lwt%， Ag的含
量为0. 1 2. 5wt%，其余为Mg。
在本发明的导热镁合金中，所述的Zn的含量优选为3.5 6. 5wt%。
在本发明的导热镁合金中，所述的Cu的含量优选为2 3. 5wt%。 在本发明的导热镁合金中，所述的Mn的含量优选为0.3
0. 75wt%。
在本发明的导热镁合金中，所述的Ag的含量优选为0.5
1. 5wt%。
一种制备本发明的导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤
(1) 、以纯镁锭、纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合 金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金为原料，按上述的镁合金的成分的 重量百分比进行备料；
(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钳 埚中，在保护气体的保护下完全熔化，将镁熔液温度控制在680 800 °C，将熔液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体；
(3) 、将预热炉升温到160 580°C，将纯Zn锭、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金放入加料筐中， 加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料 连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100 580°C;
(4) 、将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合 金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没 入镁熔液中，便于Zn、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或 者Mg-Ag中间合金的溶解和扩散；
(5) 、将镁熔液温度控制在720 800°C，待Zn、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或者Mg-Ag中间合金完全溶解后，取出 加料筐，再在730 800。C保温10 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，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；
(6) 、将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 造工艺将镁合金铸造成铸件；
(7) 、将上述步骤制备的铸件进行固溶处理，其固溶处理过程是 将铸件加热到350 500°C、保温3 30小时，淬水；
(8) 、将固溶处理后的铸件进行时效处理，其时效处理过程是将 铸件加热到155 235°C、保温2 36小时。
制备本发明的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， 制备本发明的导热镁合金的方法也分为两种，前述的制备本发明的导 热镁合金的方法是其中的一种，为第一种本发明的导热镁合金的方
法。第二种制备本发明的导热镁合金的方法是
一种制备本发明的导热镁合金的方法，其中，熔炼过程和第一种
本发明的导热镁合金的方法的步骤(1) - (5)相同，故省略，其步
骤(6) - (8)为
(6) 、将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；
(7) 、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350 50(TC、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；
(8) 、将变形加工成的板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻 件进行时效处理，其时效处理过程是将板材、管材、型材、棒材、线 材或各种锻件加热到155 235°C、保温2 36小时。
在制备本发明的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+02= S02， s 的原子量与02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 l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。
在制备本发明的导热镁合金的方法中，在所述的步骤(2)中， 向熔化炉通入的保护气体优选为含有0.2 0. 5体积呢SF b的N2。以 下简称为保护气体(0. 2 0. 5%SFB + N》。
本发明的优点是本发明的镁合金在2(TC条件下，导热率大于 120 W. (m.K)—'，抗拉强度大于350 Mpa、屈服强度大于320 Mpa。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。
具体实施例方式
实施例1: 1000公斤Mg-l. 5Zn-5Cu-1Mn-2. 5Ag导热镁合金(即 该镁合金的成分含量为1.5wt%Zn、 5wt%Cu、 lw飼n、 2. 5 wt%Ag， 余量为Mg)及其板材轧制制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、Cu-Mn中间合金、纯Ag锭预热
采用预热炉将15公斤纯Zn锭、40公斤电解铜、20公斤Cu-50Mn 中间合金(即该中间合金的成分含量为50wt%Mn、余量为Cu)、 25 公斤纯Ag锭预热到550 580°C，其中纯Zn锭、电解铜、Cu-50Mn中 间合金、纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料 的加料筐一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的Crl3号钢板 加工制成，在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部900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。用柑埚盖将坩埚密闭，
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6S0 80(TC，打开坩埚盖，将熔液表 面的浮渣清理千净，向熔化炉通入保护气体(0.2 0. 5%SFH + N2);
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、Cu-50Mn中间合金、纯Ag锭连同 盛放它们的加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在780 790 °C，待纯Zn锭、电解铜、Cu-Mn中间合金、纯Ag锭完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保温10 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、板材轧制变形加工和时效处理
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 450 50(TC、保温26 30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，然后将该板材进行时效处理， 时效处理就是将该板材加热到215 235°C、保温2 5小时。
本发明的Mg-1. 5Zn-5Cu-lMn-2. 5Ag镁合金经过均匀化热处理、 板材轧制变形以及时效处理后具有如下性能在2(TC条件下，导热 率大约为125 W. (m. Kr，抗拉强度为360 370 Mpa、屈服强度为320 330 Mpa。
实施例2: 1000公斤Mg-llZn-0. 6Cu-0. 15Mn-0. 1Ag导热镁合金 (即该镁合金的成分含量为llwt% Zn、 0.6 wt% Cu、 0. 15 wt% Mn、
0. 1 wt%Ag，余量为Mg)及其压铸零件制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、电解锰、Mg-Ag中间合金预热
采用预热炉将110公斤纯Zn锭、6公斤电解铜、1. 5公斤电解锰、 5公斤Mg-20Ag中间合金(即该中间合金的成分含量为20wt%Ag、 余量为Mg)预热到120 160°C，其中纯Zn锭、电解铜、电解锰、Mg-Ag 中间合金都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐 一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的20号锅炉钢板加工制
成，在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部877. 5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6S0 80(TC，打开坩埚盖，将熔 液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(O. 2 0. 5%SFfi + N》；
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰、Mg-20Ag中间合金连同 盛放它们的加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在780 790 °C，待纯Zn锭、电解铜、电解锰、Mg-Ag中间合金完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保温10 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、 压铸成形
将上述镁合金熔液温度控制在680 700°C，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。
5、 热处理
热处理包括固溶处理和时效处理；固溶处理就是将上述步骤压铸 的铸件加热到350 38(TC、保温25 28小时，淬水；然后将固溶处 理后的铸件进行时效处理，时效处理就是将铸件加热到155 175°C、 保温32 36小时。
本发明的Mg-11Zn-0. 6Cu-0. 15Mn-0. 1Ag镁合金经过压铸成型和 热处理后具有如下性能在2(TC条件下，导热率大约为120 W. (m.K)—1， 抗拉强度为340 350 Mpa、屈服强度大于320 325 Mpa。
实施例3: 1000公斤Mg-3. 5Zn-3. 5Cu-0. 3Mn-0. 5Ag (即该镁合 金的成分含量为3. 5wt% Zn、 3. 5 wt% Cu、 0. 3 wt% Mn、 0. 5 wt%Ag， 余量为Mg)导热镁合金及其棒材、管材、型材或线材挤压制备方法。 1、纯Zn锭、电解铜、Cu-Mn中间合金、纯Ag锭预热
采用预热炉将35公斤纯Zn锭、32公斤电解铜、6公斤Cu-50Mn 中间合金(即该中间合金的成分含量为50wt懇n、余量为Cu)、 5公 斤纯Ag锭预热到260 360。C，其中纯Zn锭、电解铜、Cu-50Mn中间 合金、纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的 加料筐一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的Crl3号钢板加 工制成，在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部922公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化柑埚中，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 80(TC，打开坩埚盖，将熔液表 面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(0.2 0. 5%SFS十N》；
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、Cu-50Mn中间合金、纯Ag锭连同 盛放它们的加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在780 790 。C，待纯Zn锭、电解铜、Cu-Mn中间合金、纯Ag锭完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保温10 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 及时效处理
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 410 430°C、保温10 15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，然后将该 棒材、管材、型材或者线材进行时效处理，时效处理就是将该棒材、 管材、型材或者线材加热到180 200°C、保温5 6小时。
本发明的Mg-3. 5Zn-3. 5Cu-0. 3Mn-0. 5Ag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处理后具有如下
性能在2CTC条件下，导热率大约为127 W. (m. K)—'，抗拉强度为350 355 Mpa、屈服强度为320 325 Mpa。
实施例4: 1000公斤Mg-4Zn-2Cu-0. 75Mn-1. 5Ag (即该镁合金的 成分含量为4wt% Zn、 2 wt% Cu、 0.75 wt% Mn、 1.5 wt%Ag，余量 为Mg)导热镁合金及其零件锻造制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭预热
采用预热炉将40公斤纯Zn锭、20公斤电解铜、7. 5公斤电解锰、 15公斤纯Ag锭预热到260 36(TC，其中纯Zn锭、电解铜、电解锰、 纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐 一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的Crl3号钢板加工制成， 在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部917. 5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。用坩埚盖将柑埚密 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680 800°C，打开坩埚盖，将熔 液表面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(O. 2 0. 5%SFfi + N2);
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭连同盛放它们的 加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在7S0 79(TC，待纯 Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保温10 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砂型铸造模具中凝固成供后 续锻造变形加工用的坯锭。
5、 均匀化热处理、零件锻造变形加工和时效处理
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
435 460°C、保温15 17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，然后将该零件进行时效处理，时 效处理就是将该零件加热到190 210°C、保温7 9小时。
本发明的Mg-4Zn-2Cu-0. 75Mn-1. 5Ag镁合金经过均匀化热处理、 零件锻造变形加工以及时效处理后具有如下性能在2(TC条件下， 导热率大约为125 W. (m.Kr1，抗拉强度为355 365 Mpa、屈服强度 为325 335 Mpa。
实施例5: 1000公斤Mg-4. 5Zn-2. 5Cu-0. 5Mn-lAg (即该镁合金 的成分含量为4. 5wt% Zn、 2.5 wt% Cu、 0. 5 wt% Mn、 1 wt%Ag， 余量为Mg)导热镁合金及其棒材或线材挤压与拉拔制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭预热
采用预热炉将45公斤纯Zn锭、25公斤电解铜、5公斤电解锰、 10公斤纯Ag锭预热到260 36(TC，其中纯Zn锭、电解铜、电解锰、 纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐 一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的Crl3号钢板加工制成， 在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
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6S0 80(TC，打开坩埚盖，将熔液表 面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(0.2 0. 5%SFfi + N2);
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭连同盛放它们的 加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在7S0 79(TC，待纯 Zn锭、电解铜、电解錳、纯Ag锭完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保温10 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、均匀化热处理、棒材或者线材挤压与拉拔变形加工及时效处理
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
425 450°C、保温10 15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或者线材，然后再采用拉拔机将该 棒材或者线材进行拉拔变形加工成直径更小的棒材或者线材，最后将 该棒材或者线材进行时效处理，时效处理就是将该棒材或者线材加热 到180 200°C、保温5 6小时。
本发明的Mg-4. 5Zn-2. 5Cu-0. 5Mn-1Ag导热镁合金经过均匀化热 处理、棒材或线材挤压与拉拔变形加工以及时效处理后具有如下性 能在2(TC条件下，导热率大约为123W. (m.Kr1，抗拉强度为380 400 Mpa、屈服强度为370 390 Mpa。
实施例6: 1000公斤Mg-6. 5Zn-3Cu-0. 6Mn-0. 5Ag (即该镁合金 的成分含量为6. 5wt% Zn、 3 wt% Cu、 0.6 wt% Mn、 0. 5wt%Ag，余 量为Mg)导热镁合金及其及其挤压铸造零件制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭预热
采用预热炉将65公斤纯Zn锭、30公斤电解铜、6公斤电解锰、 5公斤纯Ag锭预热到260 36(TC，其中纯Zn锭、电解铜、电解锰、 纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐 一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的20号锅炉钢板加工制 成，在钢板上钻出大量的①5mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部894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6S0 80(TC,打开坩埚盖，将熔液表 面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(0.2 0.5%SF + N》；
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭连同盛放它们的
加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在780 790°C，待纯 Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保温10 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、 挤压铸造成形
将上述镁合金熔液温度控制在680 700°C，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、 热处理
热处理包括固溶处理和时效处理；固溶处理就是将上述步骤挤压 铸造的铸件加热到395 42(TC、保温27 29小时，淬水；然后将固 溶处理后的铸件进行时效处理，时效处理就是将铸件加热到165 180 °C、保温32 36小时。
本发明的Mg-6. 5Zn-3Cu-0. 6Mn-0. 5Ag镁合金经过挤压铸造成型 和热处理后具有如下性能在2(TC条件下，导热率大约为 121W. (m.K)—1，抗拉强度为340 350 Mpa、屈服强度为320 325 Mpa。
实施例7: 1000公斤Mg-5Zn-3. 5Cu-0. 4Mn-0. 5Ag (即该镁合金 的成分含量为5wt% Zn、 3. 5 wt% Cu、 0. 4 wt% Mn、 0. 5wt。/。Ag，余 量为Mg)导热镁合金及其及其低压铸造零件制备方法。
1、 纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭预热
采用预热炉将50公斤纯Zn锭、35公斤电解铜、4公斤电解锰、 5公斤纯Ag锭预热到260 36(TC，其中纯Zn锭、电解铜、电解锰、 纯Ag锭都盛放在加料筐中，将上述原料连同盛放这些原料的加料筐 一起放入预热炉中预热。加料筐采用3mm厚的Crl3号钢板加工制成， 在钢板上钻出大量的05mm的小孔，使之成筛子状。
2、 纯镁锭熔化
将全部906公斤纯镁锭以尽量紧密的方式码放在熔化坩埚中，在 柑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6S0 80(TC，打开坩埚盖，将熔液表 面的浮渣清理干净，向熔化炉通入保护气体(0. 2 0. 5%SFb + N》；
3、 合金化
将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭连同盛放它们的 加料筐一起没入镁熔液中，将镁熔液温度控制在7S0 79(TC，待纯 Zn锭、电解铜、电解锰、纯Ag锭完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保温10 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、 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6S0 70(TC，并进行保 温，低压铸造成铸件。
5、 热处理
热处理包括固溶处理和时效处理；固溶处理就是将上述步骤低压
铸造的铸件加热到435 46(TC、保温28 30小时，淬水；然后将固 溶处理后的铸件进行时效处理，时效处理就是将铸件加热到165 180 。C、保温32 36小时。
本发明的Mg-5Zn-3. 5Cu-0. 4Mn-0. 5Ag镁合金经过低压铸造成型 和热处理后具有如下性能在2(TC条件下，导热率大约为 121W. (m.K)—'，抗拉强度为340 350Mpa、屈服强度为320 325 Mpa。
权利要求
1、一种导热镁合金，其特征在于该镁合金的成分含量为Zn的含量为1.5～11wt％，Cu的含量为0.5～5wt％，Mn的含量为0.15～1wt％，Ag的含量为0.1～2.5wt％，其余为Mg。
2、 根据权利要求1所述的导热镁合金，其特征在于所述的Zn 的含量为3. 5 6. 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Cu的含量为2 3. 5wt%。
4、 根据权利要求3所述的导热镁合金，其特征在于所述的Mn 的含量为0. 3 0. 75wt%。
5、 根据权利要求4所述的导热镁合金，其特征在于所述的Ag 的含量为0. 5 1. 5wt%。
6、 一种制备导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤(1) 、以纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag 锭或者Mg-Ag中间合金为原料，按权利要求1所述的镁合金的成分的 重量百分比进行备料；(2) 、将纯镁锭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680 800°C，将熔液表面的浮 渣清理干净，并向熔化炉通入保护气体；(3) 、将预热炉升温到160 580°C，将纯Zn锭、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金放入加料筐中， 加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料 连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100 580°C;(4) 、将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合 金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没 入镁熔液中，便于Zn、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或 者Mg-Ag中间合金的溶解和扩散；(5) 、将镁熔液温度控制在720 860°C，待Zn、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或者Mg-Ag中间合金完全溶解后，取出 加料筐，再在750 86(TC保温10 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，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；(6) 、将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 艺将镁合金铸造成铸件；(7) 、将上述步骤制备的铸件进行固溶处理，其固溶处理过程是 将铸件加热到350 500°C、保温3 30小时，淬水；(8) 、将固溶处理后的铸件进行时效处理，其时效处理过程是将 铸件加热到155 235°C、保温2 36小时。
7、 一种制备导热镁合金的方法，该方法包括下述步骤(1) 、以纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag 锭或者Mg-Ag中间合金为原料，按权利要求1所述的镁合金的成分的 重量百分比进行备料；(2) 、将纯镁锭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6S0 80(TC，将熔液表面的浮 渣清理干净，并向熔化炉通入保护气体；(3) 、将预热炉升温到160 58(TC，将纯Zn锭、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金放入加料筐中， 加料筐为低碳钢或高铬钢制成，其上密布着大量的小孔，将上述原料 连同盛放这些原料的加料筐一起放入预热炉中，预热到100 580°C;(4) 、将预热后的纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合 金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金连同盛放这些原料的加料筐一起没 入镁熔液中，便于Zn、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或 者Mg-Ag中间合金的溶解和扩散；(5) 、将镁熔液温度控制在720 860°C，待Zn、电解铜、电解 锰或者Cu-Mn中间合金、Ag或者Mg-Ag中间合金完全溶解后，取出 加料筐，再在750 86(TC保温10 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，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；(6) 、将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;(7) 、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350 500°C、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；(8) 、将变形加工成的板材、管材、型材、棒材、线材或各种锻 件进行时效处理，其时效处理过程是将板材、管材、型材、棒材、线 材或各种锻件加热到155 235°C、保温2 36小时。
8、 根据权利要求6或7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，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，用钳埚盖将埘埚密闭， 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。
9、 根据权利要求8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，向熔化炉通入的保护气体为含有0.2 0.5体 积o/。SF』勺N2。
全文摘要
一种导热镁合金及其制备方法，该镁合金的成分含量为Zn的含量为1.5～11wt％，Cu的含量为0.5～5wt％，Mn的含量为0.15～1wt％，Ag的含量为0.1～2.5wt％，其余为Mg。以纯Mg锭、纯Zn锭、电解铜、电解锰或者Cu-Mn中间合金、纯Ag锭或者Mg-Ag中间合金为原料，纯镁锭熔化、合金化；制成铸件，进行固溶处理、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，时效处理。本发明的镁合金在20℃条件下，导热率大于120W.(m.K)^-1，抗拉强度大于340Mpa、屈服强度大于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。
文档编号B22D21/00GK101113503SQ200710121458
公开日2008年1月30日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者何振波, 奎 张, 张宏伟, 李兴刚, 李永军, 熊柏青, 米绪军, 萍 罗, 郝永辉 申请人:北京有色金属研究总院