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高導(dǎo)熱高強度鎂合金及其制備方法

鎂合金是作為一種輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)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(yōu)良和加工性能好的優(yōu)點，獲得了廣泛的應(yīng)用前景。在鎂合金產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中，稀土往往作為制備過程中的優(yōu)化劑來改善合金的熔體純凈度、晶粒細(xì)化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)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(dǎo)熱性能差，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高導(dǎo)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(chǎn)品等需要高散熱領(lǐng)域的應(yīng)用，具有極其重要的意義。高導(dǎo)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(xì)化度及產(chǎn)品外觀質(zhì)量，并有效析出基體中的 Zn和 Zr 原子，有效提升合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)強度。鎂合金的導(dǎo)熱性能可以通過導(dǎo)熱率來體現(xiàn)，力學(xué)性能可以通過抗拉強度，屈服強度體現(xiàn)。高的導(dǎo)熱性能可以保證合金在散熱器件領(lǐng)域的熱導(dǎo)性能指標(biāo)，使器件可以具有較快的熱量傳輸能力，使設(shè)備內(nèi)部熱量及時排出;高的力學(xué)強度可以保證合金作為結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能指標(biāo)，使其作為結(jié)構(gòu)件更為可靠。相較于傳統(tǒng)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(dǎo)熱性能和力學(xué)強度，Nd 一般分布于晶界，可以弱化鎂合金的織構(gòu)，提升鎂合金各晶粒之間的協(xié)調(diào)能力:而且 Nd 在鎂合金成型過程中可以與 Zn 原子結(jié)合形成熱穩(wěn)定的第二相，促進動態(tài)再結(jié)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(jié)合，減弱基體中的晶格畸變，提升鎂合金的熱導(dǎo)率。

西安交通大學(xué) 2025-02-08

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