導熱鎂合金及其制備方法

專利名稱：導熱鎂合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種導熱鎂合金及其制備方法，屬于金屬材料領域。
背景技術：
航空航天中的電源、電子器件的散熱系統結構材料，既要求優良 的導熱性能，同時還必須具有密度小、強度高。因此，高強度、高導 熱鎂合金具有重要的應用背景。
純鎂的導熱系數為1. 55 W. (m. K)—'，強度大約為10MPa左右；合 金化后，強度大幅度提高，導熱系數顯著降低。例如根據美國鎂及合 金手冊 (ASM Specialty Handbook: Magnesium and magnesium Alloys),含鋁、鋅的鎂合金AZ81，其抗拉強度為275Mpa、 20。C對 的導熱系數為51. 1 W. (m.K廣；稀土鎂合金WE43，其強度為250Mpa、 2(TC時的導熱系數為51.3W. (m.Kr;含鋅、稀土的鎂合金ZE41，其 抗拉強度為205Mpa、 2(TC時的導熱系數為123. 1 W. (m. K)—、含鋅、 銅的鎂合金ZC63，其抗拉強度為210Mpa、 20。C時的導熱系數為122 W. (m.K)—';含銀、稀土的鎂合金QE22，其抗拉強度為260Mpa、 20 'C時的導熱系數為113 W. (m.K)—1。
目前已有的鎂合金，導熱率高的比如ZE41、 QE22，其強度都小 于265 Mpa;而強度較高的比如AZ81、 WE43,其導熱率都小于55 W. (m. K)—'。

發明內容
本發明的目的是提供一種導熱率和強度都比較高的鎂合金，該鎂 合金材料在2(TC條件下，導熱率大于120 W. (m.K廣，抗拉強度大于 340 Mpa、屈服強度大于320 Mpa。可以用作航空航天中的電源、電 子器件的散熱系統結構材料。
本發明的另一個目的是提供一種導熱率和強度都比較高的鎂合 金的制備方法。
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案
一種導熱鎂合金，該鎂合金的成分含量為Zn的含量為1.5 llwt%， Cu的含量為0. 5 5wt%， Mn的含量為0. 15 lwt%， Ag的含
量為0. 1 2. 5wt%，其余為Mg。
在本發明的導熱鎂合金中，所述的Zn的含量優選為3.5 6. 5wt%。
在本發明的導熱鎂合金中，所述的Cu的含量優選為2 3. 5wt%。 在本發明的導熱鎂合金中，所述的Mn的含量優選為0.3
0. 75wt%。
在本發明的導熱鎂合金中，所述的Ag的含量優選為0.5
1. 5wt%。
一種制備本發明的導熱鎂合金的方法，該方法包括下述步驟
(1) 、以純鎂錠、純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合 金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金為原料，按上述的鎂合金的成分的 重量百分比進行備料；
(2) 、將全部純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化爐中的熔化鉗 堝中，在保護氣體的保護下完全熔化，將鎂熔液溫度控制在680 800 °C，將熔液表面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體；
(3) 、將預熱爐升溫到160 580°C，將純Zn錠、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金放入加料筐中， 加料筐為低碳鋼或高鉻鋼制成，其上密布著大量的小孔，將上述原料 連同盛放這些原料的加料筐一起放入預熱爐中，預熱到100 580°C;
(4) 、將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合 金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金連同盛放這些原料的加料筐一起沒 入鎂熔液中，便于Zn、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或 者Mg-Ag中間合金的溶解和擴散；
(5) 、將鎂熔液溫度控制在720 800°C，待Zn、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或者Mg-Ag中間合金完全溶解后，取出 加料筐，再在730 800。C保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分 布在鎂熔液中；之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，根據試樣的成 分和含量決定是否加料調整，直至鎂合金熔液達到本發明的鎂合金的 成分和含量；
(6) 、將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具或者砂 型鑄造模具中凝固成鑄件；或者將鎂合金熔液根據鑄件重量分批澆注
到擠壓鑄造機或壓鑄機中，擠壓鑄造或壓鑄成鑄件；或者采用低壓鑄 造工藝將鎂合金鑄造成鑄件；
(7) 、將上述步驟制備的鑄件進行固溶處理，其固溶處理過程是 將鑄件加熱到350 500°C、保溫3 30小時，淬水；
(8) 、將固溶處理后的鑄件進行時效處理，其時效處理過程是將 鑄件加熱到155 235°C、保溫2 36小時。
制備本發明的導熱鎂合金的方法包括有熔煉過程和后處理過程， 其中，后處理過程可分為兩種 一種是對澆注后的鑄件進行后處理、 另一種是對澆注后的坯錠進行后處理，因此，因不同的后處理過程， 制備本發明的導熱鎂合金的方法也分為兩種，前述的制備本發明的導 熱鎂合金的方法是其中的一種，為第一種本發明的導熱鎂合金的方
法。第二種制備本發明的導熱鎂合金的方法是
一種制備本發明的導熱鎂合金的方法，其中，熔煉過程和第一種
本發明的導熱鎂合金的方法的步驟(1) - (5)相同，故省略，其步
驟(6) - (8)為
(6) 、將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模具或者砂
型鑄造模具中凝固成供后續變形加工用的坯錠，或者將鎂合金熔液輸 送到結晶器中，進行連續或半連續鑄造，制備成供后續變形加工用的
坯錠；
(7) 、將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，其均勻化熱處 理過程是將坯錠加熱到350 50(TC、保溫3 30小時，然后直接采 用軋制、擠壓、拉拔或鍛造工藝變形加工成板材、管材、型材、棒材、 線材或各種鍛件，即采用擠壓或拉拔工藝將坯錠變形加工成棒材或線 材，或用軋制變形將坯錠加工成板材，或采用擠壓變形將坯錠加工成 管材或型材，或采用鍛壓機將坯錠鍛造成鍛件；
(8) 、將變形加工成的板材、管材、型材、棒材、線材或各種鍛 件進行時效處理，其時效處理過程是將板材、管材、型材、棒材、線 材或各種鍛件加熱到155 235°C、保溫2 36小時。
在制備本發明的導熱鎂合金的方法中，在所述的步驟(2)中， 純鎂錠在保護氣體的保護下熔化中，是在坩堝底部和純鎂錠表面均勻 撒上硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒后能將坩堝中的氧全部轉化成二
氧化硫為準，用坩堝蓋將坩堝密閉，加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧 化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完全熔化，再打開坩堝蓋。其中硫
磺粉的用量可以大致估算如下硫磺的氧化燃燒反應為S+02= S02， s 的原子量與02的分子量都是32，即硫磺粉的用量與坩堝中物料以外 空間中的氧含量相等氧在空氣中大約占1/5，而且空氣密度大約為 l克/升例如坩堝中物料以外的空間為200升，其中氧氣為40升， 即40克，因此硫磺粉的用量為40克。另外，少量殘留的氧氣或者硫 磺對鎂合金熔煉的影響可以忽略。在實際操作中，根據坩堝的容積和 純鎂錠的總體積，計算出坩堝中物料以外的空間，并根據坩堝中物料 以外的空間，計算出氧氣重量和硫磺粉重量。
在制備本發明的導熱鎂合金的方法中，在所述的步驟(2)中， 向熔化爐通入的保護氣體優選為含有0.2 0. 5體積呢SF b的N2。以 下簡稱為保護氣體(0. 2 0. 5%SFB + N》。
本發明的優點是本發明的鎂合金在2(TC條件下，導熱率大于 120 W. (m.K)—'，抗拉強度大于350 Mpa、屈服強度大于320 Mpa。可 以用作航空航天中的電源、電子器件的散熱系統結構材料。
具體實施例方式
實施例1: 1000公斤Mg-l. 5Zn-5Cu-1Mn-2. 5Ag導熱鎂合金(即 該鎂合金的成分含量為1.5wt%Zn、 5wt%Cu、 lw飼n、 2. 5 wt%Ag， 余量為Mg)及其板材軋制制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、Cu-Mn中間合金、純Ag錠預熱
采用預熱爐將15公斤純Zn錠、40公斤電解銅、20公斤Cu-50Mn 中間合金(即該中間合金的成分含量為50wt%Mn、余量為Cu)、 25 公斤純Ag錠預熱到550 580°C，其中純Zn錠、電解銅、Cu-50Mn中 間合金、純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料 的加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的Crl3號鋼板 加工制成，在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部900公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中，在 坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用柑堝蓋將坩堝密閉，
加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完
全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC，打開坩堝蓋，將熔液表 面的浮渣清理千凈，向熔化爐通入保護氣體(0.2 0. 5%SFH + N2);
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、Cu-50Mn中間合金、純Ag錠連同 盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790 °C，待純Zn錠、電解銅、Cu-Mn中間合金、純Ag錠完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻 分布在鎂熔液中；之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和 含量不合格，可加料調整，直至合格；
4、 坯錠澆鑄
用熔體轉移泵將鎂合金熔液輸送到結晶器中，進行半連續鑄造， 制備成板材軋制加工用的坯錠。
5、 均勻化熱處理、板材軋制變形加工和時效處理
將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，就是將坯錠加熱到 450 50(TC、保溫26 30小時，出爐后直接采用板材軋機將均勻化 熱處理后的坯錠軋制變形加工成板材，然后將該板材進行時效處理， 時效處理就是將該板材加熱到215 235°C、保溫2 5小時。
本發明的Mg-1. 5Zn-5Cu-lMn-2. 5Ag鎂合金經過均勻化熱處理、 板材軋制變形以及時效處理后具有如下性能在2(TC條件下，導熱 率大約為125 W. (m. Kr，抗拉強度為360 370 Mpa、屈服強度為320 330 Mpa。
實施例2: 1000公斤Mg-llZn-0. 6Cu-0. 15Mn-0. 1Ag導熱鎂合金 (即該鎂合金的成分含量為llwt% Zn、 0.6 wt% Cu、 0. 15 wt% Mn、
0. 1 wt%Ag，余量為Mg)及其壓鑄零件制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、電解錳、Mg-Ag中間合金預熱
采用預熱爐將110公斤純Zn錠、6公斤電解銅、1. 5公斤電解錳、 5公斤Mg-20Ag中間合金(即該中間合金的成分含量為20wt%Ag、 余量為Mg)預熱到120 160°C，其中純Zn錠、電解銅、電解錳、Mg-Ag 中間合金都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的加料筐 一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的20號鍋爐鋼板加工制
成，在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部877. 5公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中， 在坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃 燒后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將坩堝密 閉，加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護 下完全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC，打開坩堝蓋，將熔 液表面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(O. 2 0. 5%SFfi + N》；
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳、Mg-20Ag中間合金連同 盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790 °C，待純Zn錠、電解銅、電解錳、Mg-Ag中間合金完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻 分布在鎂熔液中之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和 含量不合格，可加料調整，直至合格；
4、 壓鑄成形
將上述鎂合金熔液溫度控制在680 700°C，并進行保溫；根據 鑄件重量，用熔體定量轉移泵將鎂合金熔液分批澆注到冷室壓鑄機的 壓室中，壓鑄成鑄件。
5、 熱處理
熱處理包括固溶處理和時效處理；固溶處理就是將上述步驟壓鑄 的鑄件加熱到350 38(TC、保溫25 28小時，淬水；然后將固溶處 理后的鑄件進行時效處理，時效處理就是將鑄件加熱到155 175°C、 保溫32 36小時。
本發明的Mg-11Zn-0. 6Cu-0. 15Mn-0. 1Ag鎂合金經過壓鑄成型和 熱處理后具有如下性能在2(TC條件下，導熱率大約為120 W. (m.K)—1， 抗拉強度為340 350 Mpa、屈服強度大于320 325 Mpa。
實施例3: 1000公斤Mg-3. 5Zn-3. 5Cu-0. 3Mn-0. 5Ag (即該鎂合 金的成分含量為3. 5wt% Zn、 3. 5 wt% Cu、 0. 3 wt% Mn、 0. 5 wt%Ag， 余量為Mg)導熱鎂合金及其棒材、管材、型材或線材擠壓制備方法。 1、純Zn錠、電解銅、Cu-Mn中間合金、純Ag錠預熱
采用預熱爐將35公斤純Zn錠、32公斤電解銅、6公斤Cu-50Mn 中間合金(即該中間合金的成分含量為50wt懇n、余量為Cu)、 5公 斤純Ag錠預熱到260 360。C，其中純Zn錠、電解銅、Cu-50Mn中間 合金、純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的 加料筐一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的Crl3號鋼板加 工制成，在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部922公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化柑堝中，在 坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將坩堝密閉， 加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完 全熔化，將鎂熔液溫度控制在680 80(TC，打開坩堝蓋，將熔液表 面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(0.2 0. 5%SFS十N》；
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、Cu-50Mn中間合金、純Ag錠連同 盛放它們的加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790 。C，待純Zn錠、電解銅、Cu-Mn中間合金、純Ag錠完全溶解后，取 出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻 分布在鎂熔液中；之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和 含量不合格，可加料調整，直至合格；
4、 坯錠澆鑄
用熔體轉移泵將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模 具中凝固成供后續擠壓變形加工用的坯錠。
5、 坯錠的均勻化熱處理；棒材、管材、型材或線材的擠壓變形加工 及時效處理
將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，就是將坯錠加熱到 410 430°C、保溫10 15小時，出爐后直接采用擠壓機將均勻化熱 處理后的坯錠擠壓變形加工成棒材、管材、型材或者線材，然后將該 棒材、管材、型材或者線材進行時效處理，時效處理就是將該棒材、 管材、型材或者線材加熱到180 200°C、保溫5 6小時。
本發明的Mg-3. 5Zn-3. 5Cu-0. 3Mn-0. 5Ag鎂合金經過均勻化熱處
理，棒材、管材、型材或線材擠壓變形加工以及時效處理后具有如下
性能在2CTC條件下，導熱率大約為127 W. (m. K)—'，抗拉強度為350 355 Mpa、屈服強度為320 325 Mpa。
實施例4: 1000公斤Mg-4Zn-2Cu-0. 75Mn-1. 5Ag (即該鎂合金的 成分含量為4wt% Zn、 2 wt% Cu、 0.75 wt% Mn、 1.5 wt%Ag，余量 為Mg)導熱鎂合金及其零件鍛造制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠預熱
采用預熱爐將40公斤純Zn錠、20公斤電解銅、7. 5公斤電解錳、 15公斤純Ag錠預熱到260 36(TC，其中純Zn錠、電解銅、電解錳、 純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的加料筐 一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的Crl3號鋼板加工制成， 在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部917. 5公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中， 在坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃 燒后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將柑堝密 閉，加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護 下完全熔化，將鎂熔液溫度控制在680 800°C，打開坩堝蓋，將熔 液表面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(O. 2 0. 5%SFfi + N2);
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠連同盛放它們的 加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在7S0 79(TC，待純 Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；之后， 澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和含量不合格，可加料調整， 直至合格；
4、 坯錠澆鑄
用熔體轉移泵將鎂合金熔液澆注到砂型鑄造模具中凝固成供后 續鍛造變形加工用的坯錠。
5、 均勻化熱處理、零件鍛造變形加工和時效處理
將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，就是將坯錠加熱到
435 460°C、保溫15 17小時，出爐后直接采用鍛壓機將均勻化熱 處理后的坯錠鍛造變形加工成零件，然后將該零件進行時效處理，時 效處理就是將該零件加熱到190 210°C、保溫7 9小時。
本發明的Mg-4Zn-2Cu-0. 75Mn-1. 5Ag鎂合金經過均勻化熱處理、 零件鍛造變形加工以及時效處理后具有如下性能在2(TC條件下， 導熱率大約為125 W. (m.Kr1，抗拉強度為355 365 Mpa、屈服強度 為325 335 Mpa。
實施例5: 1000公斤Mg-4. 5Zn-2. 5Cu-0. 5Mn-lAg (即該鎂合金 的成分含量為4. 5wt% Zn、 2.5 wt% Cu、 0. 5 wt% Mn、 1 wt%Ag， 余量為Mg)導熱鎂合金及其棒材或線材擠壓與拉拔制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠預熱
采用預熱爐將45公斤純Zn錠、25公斤電解銅、5公斤電解錳、 10公斤純Ag錠預熱到260 36(TC，其中純Zn錠、電解銅、電解錳、 純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的加料筐 一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的Crl3號鋼板加工制成， 在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部915公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中，在 坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將坩堝密閉， 加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完 全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC，打開坩堝蓋，將熔液表 面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(0.2 0. 5%SFfi + N2);
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠連同盛放它們的 加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在7S0 79(TC，待純 Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；之后， 澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和含量不合格，可加料調整， 直至合格；
4、 坯錠澆鑄
用熔體轉移泵將鎂合金熔液澆注到充分預熱過的金屬型鑄造模 具中凝固成供后續擠壓變形加工用的坯錠。
5、均勻化熱處理、棒材或者線材擠壓與拉拔變形加工及時效處理
將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，就是將坯錠加熱到
425 450°C、保溫10 15小時，出爐后直接采用擠壓機將均勻化熱 處理后的坯錠擠壓變形加工成棒材或者線材，然后再采用拉拔機將該 棒材或者線材進行拉拔變形加工成直徑更小的棒材或者線材，最后將 該棒材或者線材進行時效處理，時效處理就是將該棒材或者線材加熱 到180 200°C、保溫5 6小時。
本發明的Mg-4. 5Zn-2. 5Cu-0. 5Mn-1Ag導熱鎂合金經過均勻化熱 處理、棒材或線材擠壓與拉拔變形加工以及時效處理后具有如下性 能在2(TC條件下，導熱率大約為123W. (m.Kr1，抗拉強度為380 400 Mpa、屈服強度為370 390 Mpa。
實施例6: 1000公斤Mg-6. 5Zn-3Cu-0. 6Mn-0. 5Ag (即該鎂合金 的成分含量為6. 5wt% Zn、 3 wt% Cu、 0.6 wt% Mn、 0. 5wt%Ag，余 量為Mg)導熱鎂合金及其及其擠壓鑄造零件制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠預熱
采用預熱爐將65公斤純Zn錠、30公斤電解銅、6公斤電解錳、 5公斤純Ag錠預熱到260 36(TC，其中純Zn錠、電解銅、電解錳、 純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的加料筐 一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的20號鍋爐鋼板加工制 成，在鋼板上鉆出大量的①5mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部894公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中，在 坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將坩堝密閉， 加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完 全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC,打開坩堝蓋，將熔液表 面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(0.2 0.5%SF + N》；
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠連同盛放它們的
加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在780 790°C，待純 Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；之后， 澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和含量不合格，可加料調整， 直至合格
4、 擠壓鑄造成形
將上述鎂合金熔液溫度控制在680 700°C，并進行保溫；根據 鑄件重量，用熔體定量轉移泵將鎂合金熔液分批澆注到擠壓鑄造機的 壓室中，擠壓鑄造成鑄件。
5、 熱處理
熱處理包括固溶處理和時效處理；固溶處理就是將上述步驟擠壓 鑄造的鑄件加熱到395 42(TC、保溫27 29小時，淬水；然后將固 溶處理后的鑄件進行時效處理，時效處理就是將鑄件加熱到165 180 °C、保溫32 36小時。
本發明的Mg-6. 5Zn-3Cu-0. 6Mn-0. 5Ag鎂合金經過擠壓鑄造成型 和熱處理后具有如下性能在2(TC條件下，導熱率大約為 121W. (m.K)—1，抗拉強度為340 350 Mpa、屈服強度為320 325 Mpa。
實施例7: 1000公斤Mg-5Zn-3. 5Cu-0. 4Mn-0. 5Ag (即該鎂合金 的成分含量為5wt% Zn、 3. 5 wt% Cu、 0. 4 wt% Mn、 0. 5wt。/。Ag，余 量為Mg)導熱鎂合金及其及其低壓鑄造零件制備方法。
1、 純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠預熱
采用預熱爐將50公斤純Zn錠、35公斤電解銅、4公斤電解錳、 5公斤純Ag錠預熱到260 36(TC，其中純Zn錠、電解銅、電解錳、 純Ag錠都盛放在加料筐中，將上述原料連同盛放這些原料的加料筐 一起放入預熱爐中預熱。加料筐采用3mm厚的Crl3號鋼板加工制成， 在鋼板上鉆出大量的05mm的小孔，使之成篩子狀。
2、 純鎂錠熔化
將全部906公斤純鎂錠以盡量緊密的方式碼放在熔化坩堝中，在 柑堝底部和純鎂錠表面均勻撒上一些硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準。用坩堝蓋將坩堝密閉， 加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完
全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC，打開坩堝蓋，將熔液表 面的浮渣清理干凈，向熔化爐通入保護氣體(0. 2 0. 5%SFb + N》；
3、 合金化
將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠連同盛放它們的 加料筐一起沒入鎂熔液中，將鎂熔液溫度控制在7S0 79(TC，待純 Zn錠、電解銅、電解錳、純Ag錠完全溶解后，取出加料筐，再在750 78(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分布在鎂熔液中；之后， 澆注光譜試樣，進行爐前分析，如果成分和含量不合格，可加料調整， 直至合格；
4、 低壓鑄造成形
用熔體轉移泵將上述步驟熔煉的鎂合金熔液轉移到低壓鑄造機 保溫爐的坩堝中，將鎂合金熔液溫度控制在6S0 70(TC，并進行保 溫，低壓鑄造成鑄件。
5、 熱處理
熱處理包括固溶處理和時效處理；固溶處理就是將上述步驟低壓
鑄造的鑄件加熱到435 46(TC、保溫28 30小時，淬水；然后將固 溶處理后的鑄件進行時效處理，時效處理就是將鑄件加熱到165 180 。C、保溫32 36小時。
本發明的Mg-5Zn-3. 5Cu-0. 4Mn-0. 5Ag鎂合金經過低壓鑄造成型 和熱處理后具有如下性能在2(TC條件下，導熱率大約為 121W. (m.K)—'，抗拉強度為340 350Mpa、屈服強度為320 325 Mpa。
權利要求
1、一種導熱鎂合金，其特征在于該鎂合金的成分含量為Zn的含量為1.5～11wt％，Cu的含量為0.5～5wt％，Mn的含量為0.15～1wt％，Ag的含量為0.1～2.5wt％，其余為Mg。
2、 根據權利要求1所述的導熱鎂合金，其特征在于所述的Zn 的含量為3. 5 6. 5wt%。
3、 根據權利要求1或2所述的導熱鎂合金，其特征在于所述 的Cu的含量為2 3. 5wt%。
4、 根據權利要求3所述的導熱鎂合金，其特征在于所述的Mn 的含量為0. 3 0. 75wt%。
5、 根據權利要求4所述的導熱鎂合金，其特征在于所述的Ag 的含量為0. 5 1. 5wt%。
6、 一種制備導熱鎂合金的方法，該方法包括下述步驟(1) 、以純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag 錠或者Mg-Ag中間合金為原料，按權利要求1所述的鎂合金的成分的 重量百分比進行備料；(2) 、將純鎂錠碼放在熔化爐中的熔化坩堝中，在保護氣體的保 護下完全熔化，將鎂熔液溫度控制在680 800°C，將熔液表面的浮 渣清理干凈，并向熔化爐通入保護氣體；(3) 、將預熱爐升溫到160 580°C，將純Zn錠、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金放入加料筐中， 加料筐為低碳鋼或高鉻鋼制成，其上密布著大量的小孔，將上述原料 連同盛放這些原料的加料筐一起放入預熱爐中，預熱到100 580°C;(4) 、將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合 金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金連同盛放這些原料的加料筐一起沒 入鎂熔液中，便于Zn、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或 者Mg-Ag中間合金的溶解和擴散；(5) 、將鎂熔液溫度控制在720 860°C，待Zn、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或者Mg-Ag中間合金完全溶解后，取出 加料筐，再在750 86(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分 布在鎂熔液中；之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，根據試樣的成 分和含量決定是否加料調整，直至鎂合金熔液達到本發明的鎂合金的 成分和含量；(6) 、將鎂合金熔液澆注到預熱過的金屬型鑄造模具或者砂型鑄 造模具中凝固成鑄件；或者將鎂合金熔液根據鑄件重量分批澆注到擠 壓鑄造機或壓鑄機中，擠壓鑄造或壓鑄成鑄件；或者采用低壓鑄造工 藝將鎂合金鑄造成鑄件；(7) 、將上述步驟制備的鑄件進行固溶處理，其固溶處理過程是 將鑄件加熱到350 500°C、保溫3 30小時，淬水；(8) 、將固溶處理后的鑄件進行時效處理，其時效處理過程是將 鑄件加熱到155 235°C、保溫2 36小時。
7、 一種制備導熱鎂合金的方法，該方法包括下述步驟(1) 、以純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag 錠或者Mg-Ag中間合金為原料，按權利要求1所述的鎂合金的成分的 重量百分比進行備料；(2) 、將純鎂錠碼放在熔化爐中的熔化坩堝中，在保護氣體的保 護下完全熔化，將鎂熔液溫度控制在6S0 80(TC，將熔液表面的浮 渣清理干凈，并向熔化爐通入保護氣體；(3) 、將預熱爐升溫到160 58(TC，將純Zn錠、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金放入加料筐中， 加料筐為低碳鋼或高鉻鋼制成，其上密布著大量的小孔，將上述原料 連同盛放這些原料的加料筐一起放入預熱爐中，預熱到100 580°C;(4) 、將預熱后的純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合 金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金連同盛放這些原料的加料筐一起沒 入鎂熔液中，便于Zn、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或 者Mg-Ag中間合金的溶解和擴散；(5) 、將鎂熔液溫度控制在720 860°C，待Zn、電解銅、電解 錳或者Cu-Mn中間合金、Ag或者Mg-Ag中間合金完全溶解后，取出 加料筐，再在750 86(TC保溫10 60分鐘，使所有合金元素均勻分 布在鎂熔液中；之后，澆注光譜試樣，進行爐前分析，根據試樣的成 分和含量決定是否加料調整，直至鎂合金熔液達到本發明的鎂合金的成分和含量；(6) 、將鎂合金熔液澆注到預熱過的金屬型鑄造模具或者砂型鑄 造模具中凝固成供后續變形加工用的坯錠，或者將鎂合金熔液輸送到 結晶器中，進行連續或半連續鑄造，制備成供后續變形加工用的坯錠;(7) 、將上述步驟制備的坯錠進行均勻化熱處理，其均勻化熱處 理過程是將坯錠加熱到350 500°C、保溫3 30小時，然后直接采 用軋制、擠壓、拉拔或鍛造工藝變形加工成板材、管材、型材、棒材、 線材或各種鍛件，即采用擠壓或拉拔工藝將坯錠變形加工成棒材或線 材，或用軋制變形將坯錠加工成板材，或采用擠壓變形將坯錠加工成 管材或型材，或采用鍛壓機將坯錠鍛造成鍛件；(8) 、將變形加工成的板材、管材、型材、棒材、線材或各種鍛 件進行時效處理，其時效處理過程是將板材、管材、型材、棒材、線 材或各種鍛件加熱到155 235°C、保溫2 36小時。
8、 根據權利要求6或7所述的制備導熱鎂合金的方法，其特征 在于在所述的步驟(2)中，純鎂錠在保護氣體的保護下熔化中， 是在坩堝底部和純鎂錠表面均勻撒上硫磺粉，硫磺粉的量以氧化燃燒 后能將坩堝中的氧全部轉化成二氧化硫為準，用鉗堝蓋將塒堝密閉， 加熱升溫，使全部純鎂錠在二氧化硫和燃燒后剩余的氮氣的保護下完 全熔化，再打開坩堝蓋。
9、 根據權利要求8所述的制備導熱鎂合金的方法，其特征在于 在所述的步驟(2)中，向熔化爐通入的保護氣體為含有0.2 0.5體 積o/。SF』勺N2。
全文摘要
一種導熱鎂合金及其制備方法，該鎂合金的成分含量為Zn的含量為1.5～11wt％，Cu的含量為0.5～5wt％，Mn的含量為0.15～1wt％，Ag的含量為0.1～2.5wt％，其余為Mg。以純Mg錠、純Zn錠、電解銅、電解錳或者Cu-Mn中間合金、純Ag錠或者Mg-Ag中間合金為原料，純鎂錠熔化、合金化；制成鑄件，進行固溶處理、時效處理；或制成坯錠，進行均勻化熱處理，采用軋制、擠壓、拉拔或鍛造工藝變形加工成板材、管材、型材、棒材、線材或各種鍛件，時效處理。本發明的鎂合金在20℃條件下，導熱率大于120W.(m.K)^-1，抗拉強度大于340Mpa、屈服強度大于320Mpa。可以用作航空航天中的電源、電子器件的散熱系統結構材料。
文檔編號B22D21/00GK101113503SQ200710121458
公開日2008年1月30日 申請日期2007年9月6日 優先權日2007年9月6日
發明者何振波, 奎 張, 張宏偉, 李興剛, 李永軍, 熊柏青, 米緒軍, 萍 羅, 郝永輝 申請人:北京有色金屬研究總院