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典型成果
高导热压铸稀土镁合金及其在通讯设备上的应用研究

随着节能减排和绿色低碳需求对轻量化技术提出了越来越多的需求,通讯、电子和汽车行业的铝镁合金构件都在向着薄壁化、高导热、高耐腐蚀方向发展,这为镁合金加工制造业提供了发展的契机。在通讯行业,随着3G 和4G 通讯设备的发展,在通讯基站上面需要更多更轻量化的镁合金产品,包括散热器、机柜、滤波器等等,这些产品已经大量采用常规压铸镁合金AZ91D 生产。但是随着发射功率的大幅度提高和轻量化的更大需求,希望能够采用壁厚更薄、散热性更好的压铸镁合金材料。稀土元素对镁合金强度及导热性能有重要的影响,从已有的研究结果来看,高强度的镁合金通常为Mg-RE 系列,这主要得益于稀土元素在镁合金中优良的固溶与时效强化效果以及时效析出相的高温稳定性。此外,稀土元素能够对镁合金熔体起到有效的净化作用,改善合金的抗氧化性与铸造成型性能,特别是压铸成型性。当然,我国为稀土资源大国,这也为稀土镁合金的发展提供了强有力的资源支撑。为此,特提出“针对通讯行业的高导热压铸稀土镁合金材料开发与应用的项目”。


从稀土元素与镁相互作用的基本原理出发,研究元素种类及含量对稀土镁合金材料导热与力学性能的影响规律,开发出一类具有高导热系数的稀土镁合金材料(导热系数≥110 W/(m.K)),同时兼具较好的力学性能(室温屈服强度≥120MPa);从稀土镁合金凝固的基本规律出发,研究合金在压铸成型过程中的流动性与热裂规律,优化出针对稀土镁合金的最佳压铸成型工艺。


稀土元素的熔点通常较高,这也导致稀土镁合金的熔点通常偏高,与传统的AZ91 镁合金相比,其铸造温度要高出30-50℃,过高的浇铸温度将会使合金在凝固过程中收缩量增加,如果补缩不及时将会产生严重的热裂倾向,这对压铸工艺提出了全新的挑战,如何使得稀土镁合金成功实现压铸成型又是本项目需要解决的一个关键问题。因稀土镁合金与传统的压铸铝合金甚至镁合金相比在压铸工艺上有很大差别,而大型散热零件形状复杂,尺寸精度要求很高且薄壁部分所占比例高,这就需要根据稀土镁合金凝固与流动性的基本特征进行深入理解,同时需要对零件的压铸模具结构设计进行适合于稀土镁合金压铸成型的优化与改进。本项目涉及到三个关键技术的解决,其中高导热稀土镁合金材料的研发为世界范围内首次关注到镁合金在结构功能一体化方面的应用,同时由于我国在稀土资源方面的优势以及轻合金精密成型国家工程研究中心在稀土镁合金材料研究与应用方面的世界领先水平,将会使得项目的技术水平达到世界领先的地位。

开发了高导热压铸稀土镁合金,合金的屈服强度达到120MPa以上,导热系数达到110W/m.K以上,耐腐蚀性能与AZ91D相当,满足通讯行业散热模块对材料性能的要求。


    

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