一种高强高导热镁合金、轧制板材及其制备方法

本发明涉及镁合金，特别是涉及一种高强高导热镁合金、轧制板材及其制备方法。

背景技术：

1、随着轻量化领域向着多功能和高效率方向发展，高集成度的电子元器件和高效率的热交换器件具有更广泛的应用需求。这些器件在运行过程中产生的热量需及时导出，从而保障设备运行的稳定性。板材作为这些器件常用的框架结构和承载部分，对其轻质、高强、高导热性同时提出了更高的需求。

2、镁作为最轻的金属结构材料，具有高比强度、高比刚度和良好的导电导热性能，有望实现轻质、高强、高导热板材的制备，但是纯镁由于强度较低限制了其应用，现阶段主要通过合金化提高其强度。然而现有的镁合金存在强度和导热性能不能兼容的问题，且镁合金自身塑性较差限制了其轧制工艺的发展。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种高强高导热镁合金、轧制板材及其制备方法，本发明提供的镁合金兼具高强高导热性能，克服了现有镁合金存在强度和导热性能不能兼顾的问题。

2、本发明在第一方面提供了一种高强高导热镁合金，所述镁合金的化学式为mg99-xznxgdyy1-y，其中，x为1.5～2，y不为0。

3、优选地，所述镁合金由包括纯镁、纯锌、镁钆中间合金和镁钇中间合金的制备原料熔炼得到。

4、优选地，所述镁钆中间合金中钆占25～30wt％；和/或

5、所述镁钇中间合金中钇占25～30wt％。

6、本发明在第二方面还提供了一种轧制板材的制备方法，采用第一方面所述的镁合金为原料，所述制备方法包括：

7、将镁合金进行固溶处理、轧制，得到轧制板材；

8、所述轧制包括每道次下压量依次递增的第一轧制、第二轧制和第三轧制；

9、所述第一轧制过程每道次的下压量不大于15％，总下压量不小于50％；

10、所述第二轧制过程每道次的下压量不大于40％，总下压量不小于75％；

11、所述第三轧制过程每道次的下压量不大于50％，总下压量不小于85％。

12、优选地，所述固溶处理的温度为480～510℃，时间为10～14h。

13、优选地，所述第一轧制过程每道次的下压量为10～15％；

14、所述第二轧制过程每道次的下压量为20～40％；和/或

15、所述第三轧制过程每道次的下压量为40～50％。

16、优选地，所述轧制的温度为430～460℃；

17、所述轧制的速度为15～25m/min；和/或

18、所述轧制道次间的保温时间为7～12min。

19、优选地，在所述轧制之后还包括进行时效处理的步骤。

20、优选地，所述时效处理的温度为160～250℃；

21、所述时效处理的时间为1～4h。

22、本发明在第三方面还提供了一种轧制板材，采用第二方面所述的制备方法制得。

23、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

24、本发明以mg-zn系合金为基础保证材料具有较高的导热性能，并通过引入稀土元素提升合金的力学性能，进而提高镁合金的强度。同时通过控制镁合金中合金元素的含量，使gd和y元素以析出相形式存在，确保在提升镁合金强度同时保持较高热导率。本发明提供的镁合金兼具高强高导热性能，克服了现有镁合金存在强度和导热性能不能兼顾的问题。

25、本发明基于镁合金的组成对镁合金的轧制工艺进行了优化，进行分阶段轧制：第一阶段每道次采用小下压量保证成型性，并在一定程度上细化固溶态的粗大晶粒；第二阶段提高每道次下压量为后续再结晶和晶粒细化提供驱动力，并引入足够的位错塞积；第三阶段采用大下压量使材料的强度得到提升。本发明通过分阶段轧制并对轧制过程中每个阶段每道次下压量及总下压量分阶段调整，对合金的组织形貌进行调控，实现强度，塑性和热导率的匹配。本发明提供的轧制工艺采用普通轧机(轧辊不具有加热功能)即可实现镁合金板材良好成型性，得到具有高强高导热镁合金板材，克服了现有镁合金因自身塑性较差限制了其轧制工艺，采用普通轧机难以兼顾镁合金板材高成型性和高力学性能的问题。

技术特征：

1.一种高强高导热镁合金，其特征在于，所述镁合金的化学式为mg99-xznxgdyy1-y，其中，x为1.5～2，y不为0。

2.根据权利要求1所述的镁合金，其特征在于，所述镁合金由包括纯镁、纯锌、镁钆中间合金和镁钇中间合金的制备原料熔炼得到。

3.根据权利要求2所述的镁合金，其特征在于，所述镁钆中间合金中钆占25～30wt％；和/或

4.一种轧制板材的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的镁合金为原料，所述制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为480～510℃，时间为10～14h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一轧制过程每道次的下压量为10～15％；

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述轧制的温度为430～460℃；

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述轧制之后还包括进行时效处理的步骤。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为160～250℃；和/或

10.一种轧制板材，其特征在于，采用权利要求4-9任一项所述的制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种高强高导热镁合金、轧制板材及其制备方法，属于镁合金技术领域，该高强高导热镁合金镁合金的化学式为Mg<subgt;99‑</subgt;<subgt;x</subgt;Zn<subgt;x</subgt;Gd<subgt;y</subgt;Y<subgt;1‑y</subgt;，其中，x为1.5～2，y不为0。本发明提供的镁合金兼具高强高导热性能，克服了现有镁合金存在强度和导热性能不能兼顾的问题。

技术研发人员：施海龙,李欣,赵泽宇,赵建成,李雪健,徐超,胡小石,王晓军
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5