第二相对Mg-Zn系镁合金电磁屏蔽性能和力学性能的影响

摘要

近些年随着电子科学技术的迅速发展，电子产品更新越发迅速，数字系统使用更加频繁，电磁辐射污染在全世界范围内已经成为十分严峻的问题。镁合金是现今最轻质的工程结构材料，电磁屏蔽性能良好是其值得关注的优点，但是镁合金的力学性能一般低于铝合金，力学性能较低阻碍了镁合金未来的发展。第二相强化是改善合金性能的主要强化方式之一，且镁合金中第二相也会影响其电磁屏蔽性能。因此，本论文将探索第二相对镁合金电磁屏蔽性能和力学性能影响规律，为发展兼具高电磁屏蔽和良好力学性能镁合金提供基础。　　本文制备了含LPSO相的Mg–Zn–Y板材和不同Zn、Sn含量的Mg-Sn-Zn-Ca-Ce板材来研究LPSO相、MgZn2相和Mg2Sn相对镁合金组织、电磁屏蔽性能和力学性能的影响规律。主要实验结果如下：　　①固定Y/Zn原子比为1.34在Mg–Zn–Y合金体系中获得了含有LPSO相的镁合金，随着18R-LPSO相含量的上升，铸态Mg–Zn–Y合金强度得到了提升，塑性急剧下降，低频波段下电磁屏蔽性能降低，高频波段上电磁屏蔽性能增加。　　②Mg-Zn-Y合金经过530℃退火处理后析出片层状14H-LPSO相，相比于分布在晶界附近的块状18R-LPSO相，取向趋于一致的片层状14H-LPSO相能提高合金的电磁屏蔽性能。主要原因是有序排列的片层状14H-LPSO相，增加了内部界面，阻碍了电磁波在镁基体中的传播，增强了反射损耗和多次反射损耗，从而提高了电磁屏蔽性能。　　③在Mg-Sn-Zn-Ca-Ce合金中，当入射波垂直于基面时，电磁屏蔽性能随Sn含量的增加而逐渐增大，随Zn含量的增加而逐渐降低。原因是当入射波垂直于基面时，时效过程中沿柱面析出的MgZn2相无法提高反射损耗SER，沿基面上析出的盘状Mg2Sn相可以提高反射损耗SER，在垂直于电磁波入射方向的平面(此处为基面)析出的第二相，相比于其他面析出的第二相电磁屏蔽效果更好，从而能够提高合金的电磁屏蔽性能。峰时效态Mg-3Sn-2Zn-0.2Ca-0.3Ce合金拥有最好的综合性能：电磁屏蔽效能高达92dB（频率1200MHz），抗拉强度352MPa，延伸率8.1%。Mg-Sn-Zn-Ca-Ce合金板材，其力学性能较好，电磁屏蔽性能高于商用标准要求，有着优秀的工业应用前景。

目录

1 绪 论

1.1 引言

1.2.1 电磁波屏蔽理论

1.2.2 电磁屏蔽材料

1.3.1 镁合金基本性质

1.3.2 镁合金电磁屏蔽性能和力学性能研究现状

1.4 本课题的研究目的及内容

2 实验材料和实验方法

2.1 实验原材料的制备

2.2.1 Mg-Zn-Y退火处理

2.2.2 Mg-Zn-Sn-Ca-Ce轧制变形

2.2.3 Mg-Zn-Sn-Ca-Ce合金时效方案

2.3.1 合金成分分析(XRF)

2.3.2 金相组织观察(OM)

2.3.3 扫描电镜观察(SEM)

2.3.4 X射线衍射分析(XRD)

2.3.5 透射电镜分析(TEM)

2.3.6 EBSD分析

2.3.7 电导率测试

2.3.8 电磁屏蔽性能测试

2.3.9 显微硬度

2. 3.10 拉伸性能

3 LPSO 相对Mg-Zn-Y合金组织和性能的影响

3.1 合金成分设计

3.2.1 显微组织

3.2.2 力学性能

3.2.3 电磁屏蔽性能

3.3 退火态Mg-Zn-Y合金的组织和性能

3.3.1 显微组织

3.3.2 力学性能

3.3.3 电磁屏蔽性能

3.4 分析与讨论

3.5 本章小结

4 Mg-Zn-Sn-Ca-Ce合金的组织和性能

4.1 合金成分设计

4.2.1 显微组织

4.2.2 力学性能

4.2.3 电磁屏蔽性能

4.3.1 显微组织

4.3.2 力学性能

4.3.3 电磁屏蔽性能

4.4 分析与讨论

4.5 本章小结

5 结论

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集

致谢