【摘 要】
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随着电子科学技术的快速发展,电子设备越来越多,其产生的电磁污染已经是一个不可避免的问题。电磁屏蔽是一种有效的保护措施,其重要性日益凸显,发展出高性能的屏蔽材料已成为重要的研究热点。镁合金作为一种电磁屏蔽材料,与传统金属材料相比,具有密度低、质量轻、比强度高的优势,在电磁屏蔽方面具有很高的应用潜力。然而普通商用镁合金的电磁屏蔽性能较低,需要进一步提升。同时,传统的镁合金耐热性能差,导致其制成的电磁屏
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随着电子科学技术的快速发展,电子设备越来越多,其产生的电磁污染已经是一个不可避免的问题。电磁屏蔽是一种有效的保护措施,其重要性日益凸显,发展出高性能的屏蔽材料已成为重要的研究热点。镁合金作为一种电磁屏蔽材料,与传统金属材料相比,具有密度低、质量轻、比强度高的优势,在电磁屏蔽方面具有很高的应用潜力。然而普通商用镁合金的电磁屏蔽性能较低,需要进一步提升。同时,传统的镁合金耐热性能差,导致其制成的电磁屏蔽零部件在高温环境下无法满足特殊设备的使用要求,这严重制约了镁合金作为电磁屏蔽材料的发展。利用合金化的方法,可以改善镁合金的组织,生成不同类型的第二相,不仅有利于提升力学性能,还能增加合金中反射电磁波的界面,提高电磁屏蔽性能。因此,通过探索合金化对镁合金电磁屏蔽性能和力学性能的影响与内在机制,进一步提升镁合金的电磁屏蔽性能,改善镁合金的强度和耐热性能,开发出高性能电磁屏蔽镁合金材料。这对促进镁合金功能特性和力学性能一体化,推动镁的发展有重要意义。本文在Mg-Gd-Y合金成分的基础上分别添加Sn、Nd元素,通过改变元素含量制备出Mg-12Gd-3Y-x Sn合金和Mg-12Gd-3Y-x Nd合金。系统研究了元素种类和含量的变化对镁合金组织、力学性能、电磁屏蔽性能的影响。通过不同的热处理工艺和变形加工工艺来改善合金的电磁屏蔽性能和力学性能,分析组织与性能的关系,找到组织影响性能的机理,扩宽镁合金的应用范围。得到的主要研究结果如下:铸态Mg-12Gd-3Y-x Sn合金中主要存在α-Mg基体、Mg24（Gd,Y）5相和Mg5（Gd,Y）相,添加Sn元素可以促进Mg2Sn相的生成。合金的电磁屏蔽性能随着Sn元素的添加而提高,时效和轧制可使得合金的电磁屏蔽性能进一步提升,在1500 MHz时最高可达90 d B。Sn元素有利于细化挤压态合金的晶粒尺寸,提升合金的强度,改善合金的高温力学性能,其中Mg-12Gd-3Y-1.0Sn合金的晶粒尺寸最小,平均晶粒直径为1.5μm。时效过后Mg-12Gd-3Y-1.0Sn合金在常温下抗拉强度为476 MPa,屈服强度为319 MPa,在200℃、250℃时的抗拉强度分别为415 MPa和383 MPa。铸态Mg-12Gd-3Y-x Nd合金中主要存在α-Mg基体、Mg24（Gd,Y）5相和Mg5（Gd,Y）相,添加Nd元素可以促进Mg41Nd5相的生成,同时Nd元素有利于降低Gd和Y元素在镁基体中的固溶度,使得第二相的数量增多。铸态合金的电磁屏蔽性能随着Nd元素的添加而提高。随着轧制压下量的增加,轧制态合金的电磁屏蔽性能逐渐提升,在1500 MHz时最高可达88 d B。Nd元素细化了挤压态合金的晶粒,其中Mg-12Gd-3Y-1.0Nd合金晶粒尺寸最小,平均晶粒直径为1.7μm。Nd元素提升了合金的强度,并有效降低了高温下合金强度的下降速度。挤压时效态Mg-12Gd-3Y-1.0Nd的性能最好,常温下抗拉强度和屈服强度分别为440 MPa、312 MPa,在200℃、250℃的抗拉强度则可分别达到405 MPa和382 MPa。
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