镁合金是目前工业应用中最轻的结构金属,具有质量轻、强度高等优点,同时镁合金还具有非常好的电磁屏蔽性能,比常规的金属屏蔽材料密度小,与高分子屏蔽材料相比,不用作导电处理就能获得很好的屏蔽效果,是一种很有潜力的电磁屏蔽材料。Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金中由于添加了Gd、Y两种稀土元素,耐热性和高温力学性能得到了有效的加强,使用前通常需要进行热加工。为了解热加工过程对合金屏蔽效能的影响,本文进行了热变形和热处理实验,同时结合OM、SEM、XRD、室温拉伸、室温电导率和屏蔽效能测试等方法,分析了热加工过程中变形温度、T5和T6两种热处理方法对合金屏蔽性能的影响规律和机理,主要结论如下:(1)铸态稀土镁合金的电磁屏蔽效能可以达到80.3~111.5dB(30~1500MHz),优于纯镁以及AZ31、ZM61和ZK60等常见镁合金。变形温度所引起的合金屏蔽性能的差异在中高频(600~1500MHz)时更为明显,变形温度为380℃~420℃时,稀土镁合金的屏蔽效能较于铸态合金下降,这是因为变形过程降低了合金的电导率,导致合金的反射和吸收损耗降低;变形温度为460℃~500℃时,合金的屏蔽效能增加,这是由于在较高的温度下变形时,动态再结晶增加了合金内部的晶界面积,导致电磁波在合金内传播的路径增加,消耗增大。比较不同变形温度下成形合金的力学性能和屏蔽性能,得出460℃是可以同时提高其强度和电磁屏蔽性能的最佳变形温度。(2)直接时效处理(T5)可以加强稀土镁合金的屏蔽性能。主要归因于大量的时效析出相降低了镁基体内的溶质浓度,使合金的电导率升高,增强了合金对电磁波的消耗作用;析出相也会增加合金内部的相界面积,使电磁波的反射几率增大,消耗增大。需要引起注意的是,时效时间过长会引起晶粒和第二相的粗化,会削弱时效过程中电磁屏蔽性能的强化效果。(3)固溶时效(T6)过程中稀土镁合金的电磁屏蔽性能分为两个变化阶段:其中在固溶阶段,晶粒长大引起多重反射和吸收损耗的减少,溶质浓度提高导致电导率下降,反射损耗减少,合金的屏蔽效能降低;在时效阶段,第二相的析出提高了合金的电导率,且第二相颗粒可以增加相界面积,使合金的电磁屏蔽性能加强。(4)综合比较直接时效和固溶时效对稀土镁合金屏蔽性能影响,发现经过直接时效处理的合金的综合性能要优于固溶时效态合金,其中,力学性能最高的热处理方法为直接时效(225℃×24h),电磁屏蔽性能最好的热处理方法为直接时效(225℃×72h)。
