高導熱高強度鎂合金及其制備方法
鎂合金是作為一種輕質金屬結構材料,具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽效果好、鑄造性能優良和加工性能好的優點,獲得了廣泛的應用前景。在鎂合金產業化應用過程中,稀土往往作為制備過程中的優化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產品外觀質量,同時可大幅度提升合金的強度與延伸率。但是目前普遍使用的稀土鎂合金強度低導熱性能差,限制了其大規模應用。因此,開發具有高導熱性、高強度的鎂合金對于擴大鎂合金在 5G 通信、3C 器件及汽車產品等需要高散熱領域的應用,具有極其重要的意義。
高導熱高強度鎂合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金屬,Nd 的添加可以改善合金的熔體純凈度、晶粒細化度及產品外觀質量,并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子,有效提升合金的導熱性能和力學強度。鎂合金的導熱性能可以通過導熱率來體現,力學性能可以通過抗拉強度,屈服強度體現。高的導熱性能可以保證合金在散熱器件領域的熱導性能指標,使器件可以具有較快的熱量傳輸能力,使設備內部熱量及時排出;高的力學強度可以保證合金作為結構件的力學性能指標,使其作為結構件更為可靠。相較于傳統鎂合金,團隊通過添加 Nd 稀土元素可以有效提升鎂合金的導熱性能和力學強度,Nd 一般分布于晶界,可以弱化鎂合金的織構,提升鎂合金各晶粒之間的協調能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結合形成熱穩定的第二相,促進動態再結晶提升鎂合金的強度:此外,Nd 元素的添加會與基體中的 Zn 元素結合,減弱基體中的晶格畸變,提升鎂合金的熱導率。
西安交通大學
2025-02-08