專利名稱：加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，屬于金屬材料類及冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)，電磁波向外界輻射的電磁能量正以每年7 14%的速度增加，嚴(yán)重加大了電磁環(huán)境的負(fù)擔(dān)，同時(shí)給電子電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、軍事信息維護(hù)的安全性，人類身體健康維持的長(zhǎng)久性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，有效地治理電磁污染是當(dāng)今世界各國(guó)迫切需要解決的問(wèn)題。為此，各個(gè)國(guó)家都制定和頒布了相應(yīng)的電磁輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，明確規(guī)定了電磁輻射的最大劑量。目前，電磁屏蔽是解決電磁輻射危害的主要手段之一，屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度可用屏蔽效能SE來(lái)評(píng)估。在日常應(yīng)用中，當(dāng)見(jiàn)小于30dB，可認(rèn)定屏蔽效果差；見(jiàn)為30-60(^，屏蔽效果中等，適用于一般工業(yè)、商業(yè)用電子設(shè)備'SE為60-120dB，屏蔽效果優(yōu)良，適用于軍用精密、靈敏設(shè)備。根據(jù)S.A.Schelkunoff電磁屏蔽理論,屏蔽材料對(duì)入射電磁波的衰減有三種機(jī)制即反射衰減，吸收衰減和屏蔽體內(nèi)部界面多重反射。反射衰減和吸收衰減與合金的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率密切相關(guān)。大量研究發(fā)現(xiàn)，具有較高電磁屏蔽性能的材料往往具有良好的電導(dǎo)率或磁導(dǎo)率。目前，金屬材料和高分子復(fù)合材料是常用的電磁屏蔽材料。然而，這兩種材料都存在一些不足，如金屬材料銅、鋁等密度較大，加入導(dǎo)電填料的復(fù)合材料電導(dǎo)率低、屏蔽性能差、強(qiáng)度低等，從而限制了其廣泛的應(yīng)用前景。眾所周知，鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度高，電導(dǎo)率高，減震性好，可回收等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種潛在的電磁屏蔽材料。特別是Mg-Zn-Zr變形鎂合金由于其具有較高的強(qiáng)度和適中的塑性而被廣泛使用。然而，目前添加稀土元素對(duì)Mg-Zn-Zr鎂合金性能的研究主要集中于力學(xué)性能和阻尼性能，電磁屏蔽性能涉及很少。根據(jù)本發(fā)明的前期研究發(fā)現(xiàn)，合金中的化合物能夠顯著影響合金的電磁屏蔽性能。鑒于此，本發(fā)明人通過(guò)研究添加稀土元素Y來(lái)提高合金的電磁屏蔽性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)添加稀土元素Y提高現(xiàn)有Mg-Zn-Zr鎂合金的電磁屏蔽性能，從而拓寬Mg-Zn-Zr鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，包括熔煉制錠-均勻化-熱擠壓等步驟。
—種加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法,所述方法通過(guò)在Mg-Zn-Zr鎂合金中加入稀土元素Y，改變合金中鋅釔的質(zhì)量百分比(Zn/Y=f 5)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，合金的組分及質(zhì)量百分含量為:Zn:4.5 6.0%，Zr:0.8 1.1%，Y:0.3 5.5%，余量為Mg ;具體包括以下步驟:
a)熔煉制錠:在熔劑保護(hù)下，將Mg錠放入坩堝中待熔化后升溫至74(T760°C，按所述合金成分配比量加入純Zn錠，Mg-30%Y，Mg-27.85%Zr中間合金；加入方法:將純Zn錠，Mg-30%Y,Mg-27.85%Zr中間合金在140 220°C預(yù)熱15 30分鐘，迅速將其壓入液面以下待熔化后攪拌，熔體升溫至750°C時(shí)開(kāi)始精煉5 10分鐘，攪拌合金熔體在730 750°C靜置10 30分鐘，靜置完畢后，打撈熔體表面浮渣，在200 300°C的鐵模內(nèi)進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為710 730°C。b)均勻化:將步驟a)制得的鑄錠在390°C 420°C溫度條件下進(jìn)行的均勻化處理，保溫時(shí)間為20h;
c)熱擠壓:擠壓前將均勻化處理后的鑄錠在390°C預(yù)熱2小時(shí)，擠壓溫度為390°C，擠壓比為11.5:1。本發(fā)明采用稀土元素Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的機(jī)理在于:隨著Y元素加入量的增加，合金中的Zn/Y發(fā)生變化，從而改變了合金的相組成。當(dāng)Zn/Y(wt.%)為
4.38和1.10，合金中主要形成1-Mg3YZn6相和W-Mg3Y2Zn3相，當(dāng)1.10〈Ζη/Υ〈4.38，合金中的相組成為I相和W相共存。其中I相為二十面準(zhǔn)晶，W相為立方晶體。添加1.29%Υ的合金，Zn/Y比為4.02，該合金主要組成相為a -Mg, 1-Mg3YZn6相和W-Mg3Y2Zn3相；3.91%Υ的合金，Zn/Y比為1.36，該合金主要組成相為α -Mg和W-Mg3Y2Zn3相。其中I相和W相均有利于提高合金的電磁屏蔽性能，而且較多的W相對(duì)電磁波的衰減程度更大。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
本發(fā)明提出的加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，通過(guò)熔煉制錠-均勻化處理-熱擠壓步驟制備出含Y的Mg-Zn-Zr鎂合金，合金的電磁屏蔽效能在中頻(/=800ΜΗζ)時(shí)從68dB提高到了 94dB，·提高了近38%;在高頻(/=1200MHz)時(shí)從65dB提高到了 89dB，提高了 37%。通過(guò)本發(fā)明方法獲取的鎂合金，既能滿足一般工業(yè)對(duì)屏蔽效能30-60dB的要求，又能滿足軍事對(duì)屏蔽效能60-120dB的要求。


圖1是鑄態(tài)Mg-Zn-Zr鎂合金微觀組織掃描照片(不含稀土元素Y)；
圖2是鑄態(tài)Mg-Zn-Zr-1.29Y鎂合金微觀組織掃描照片；
圖3是鑄態(tài)Mg-Zn-Zr-3.9IY鎂合金微觀組織掃描照片；
圖4是擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr鎂合金微觀組織掃描照片(不含稀土元素Y);
圖5是擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr-1.29Y鎂合金微觀組織掃描照片；
圖6是擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr-3.91Y鎂合金微觀組織掃描照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1:本實(shí)施例含Y的Mg-Zn-Zr鎂合金按重量百分比包括以下成分:Zn
5.18%, Zr 0.98%, Y 1.29%，余量為 Mg，合金中的 Zn/Y 比為 4.02。
按上述配比和以下方式冶煉，就能得到本實(shí)施例的鎂合金:
a)熔煉制錠:在熔劑保護(hù)下，將Mg錠放入坩堝中待熔化后升溫至740°C(或750°C，760°C )，按實(shí)施例1的成分配比加入純Zn錠，Mg-30%Y，Mg-27.85%Zr中間合金；加入方法:將純 Zn 錠，Mg-30%Y，Mg-27.85%Zr 中間合金在 170°C (或 140°C，210°C )預(yù)熱 25 分鐘，迅速將其壓入液面以下待熔化后攪拌，熔體升溫至750°C時(shí)開(kāi)始精煉5 10分鐘，攪拌合金熔體在730°C (或750°C )靜置10分鐘，靜置完畢后，打撈熔體表面浮渣，在200-300°C的鐵模內(nèi)進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為710 V (或720 V )。實(shí)施例2:本實(shí)施例含Y的Mg-Zn-Zr鎂合金按重量百分比包括以下成分:Zn
5.35%, Zr 1.00%, Y 3.91%，余量為 Mg，合金中的 Zn/Y 比為 1.36。得到本實(shí)施例的鎂合金熔煉方法同實(shí)施例1相同，所不同的是熔煉合金的成分配比。實(shí)施例3:本實(shí)施例含Y的Mg-Zn-Zr鎂合金與實(shí)施例1的成分配比相同，Zn/Y比相同，所不同的是本實(shí)施例的合金是將實(shí)施例1中的一部分合金進(jìn)行以下處理而得到的:
b)均勻化:將實(shí)施例1中的一部分鑄錠在390°C(或400°C )溫度條件下進(jìn)行均勻化處理，保溫時(shí)間為20h;
c)熱擠壓:擠壓前將均勻化處理后的鑄錠在390°C預(yù)熱2小時(shí)，擠壓溫度為390°C，擠壓比為11.5:1。實(shí)施例4:本實(shí)施例含Y的Mg-Zn-Zr鎂合金與實(shí)施例2的成分配比相同，Zn/Y比相同，所不同的是本實(shí)施例的合金是將實(shí)施例2中的一部分合金采用如同實(shí)施例3中的處理方式而得到的。
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表I上述實(shí)施例中高強(qiáng)度變形鎂合金在不同測(cè)試頻率下的電磁屏蔽性能
權(quán)利要求
1.一種加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，所述方法通過(guò)在Mg-Zn-Zr鎂合金中加入稀土元素Y，改變合金中鋅釔的質(zhì)量百分比(Zn/Y=f 5)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，合金的組分及質(zhì)量百分含量為:Zn:4.5 6.0%, Zr:0.8 1.1%，Y:0.3 5.5%，余量為Mg余量為Mg ；具體包括以下步驟: a)熔煉制錠:在熔劑保護(hù)下，將Mg錠放入坩堝中待熔化后升溫至74(T760°C，按所述合金成分配比量加入純Zn錠，Mg-30%Y, Mg-27.85%Zr中間合金；加入方法:將純Zn錠，Mg-30%Y，Mg-27.85%Zr中間合金在140 220°C預(yù)熱15 30分鐘，迅速將其壓入液面以下待熔化后攪拌，熔體升溫至750°C時(shí)開(kāi)始精煉5 10分鐘，攪拌合金熔體在730 750°C靜置10 30分鐘，靜置完畢后，打撈熔體表面浮渣，在200 300°C的鐵模內(nèi)進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為710 730°C ； b)均勻化:將步驟a)制得的鑄錠在390°C 420°C溫度條件下進(jìn)行的均勻化處理，保溫時(shí)間為20h ； c)熱擠壓:擠壓前將均勻化處理后的鑄錠在390°C預(yù)熱2小時(shí)，擠壓溫度為390°C，擠壓比為11.5:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，其特征在于:合 金按重量百分比成分為=Zn 5.2%，Zr 1.0%，Y 3.91%，余量為Mg。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種加Y提高M(jìn)g-Zn-Zr鎂合金電磁屏蔽性能的方法，通過(guò)在Mg-Zn-Zr合金中加入稀土元素Y來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體方法包括熔煉制錠-均勻化-熱擠壓等。由于Y的加入，合金中的相組成隨著Zn/Y的變化而變化。經(jīng)均勻化、擠壓后的合金在測(cè)試頻率30MHz-1.5GHz范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能SE最大值為100dB。與不含稀土元素Y的合金相比，電磁屏蔽效能提高了20dB以上，顯著的改善了Mg-Zn-Zr鎂合金的電磁屏蔽性能，拓寬了Mg-Zn-Zr合金在工業(yè)、電子電氣、航天軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H05K9/00GK103233153SQ20131016437
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者陳先華, 潘復(fù)生, 劉娟 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)