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高导热高强度镁合金及其制备方法

2025-02-08 10:29:49
云上高博会 https://heec.cahe.edu.cn
所属领域:
新材料及其应用
项目成果/简介:

镁合金是作为一种轻质金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果好、铸造性能优良和加工性能好的优点,获得了广泛的应用前景。在镁合金产业化应用过程中,稀土往往作为制备过程中的优化剂来改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量,同时可大幅度提升合金的强度与延伸率。但是目前普遍使用的稀土镁合金强度低导热性能差,限制了其大规模应用。因此,开发具有高导热性、高强度的镁合金对于扩大镁合金在 5G 通信、3C 器件及汽车产品等需要高散热领域的应用,具有极其重要的意义。

高导热高强度镁合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金属,Nd 的添加可以改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量,并有效析出基体中的 Zn和 Zr 原子,有效提升合金的导热性能和力学强度。镁合金的导热性能可以通过导热率来体现,力学性能可以通过抗拉强度,屈服强度体现。高的导热性能可以保证合金在散热器件领域的热导性能指标,使器件可以具有较快的热量传输能力,使设备内部热量及时排出;高的力学强度可以保证合金作为结构件的力学性能指标,使其作为结构件更为可靠。相较于传统镁合金,团队通过添加 Nd 稀土元素可以有效提升镁合金的导热性能和力学强度,Nd 一般分布于晶界,可以弱化镁合金的织构,提升镁合金各晶粒之间的协调能力:而且 Nd 在镁合金成型过程中可以与 Zn 原子结合形成热稳定的第二相,促进动态再结晶提升镁合金的强度:此外,Nd 元素的添加会与基体中的 Zn 元素结合,减弱基体中的晶格畸变,提升镁合金的热导率。

应用范围:

镁合金已经成为航空航天、汽车、电子通信等工业领域的重要结构材料。在航空航天领域,镁合金被广泛应用于制造飞机、导弹、飞船、卫星上的重要机械装备零件,以减轻零件质量,提高飞行器的机动性能,降低航天器的发射成本。

项目阶段:

 原理样机 

效益分析:

中国镁合金行业一直处于快速发展的状态,其行业规模不断扩大,其市场份额也在不断增加。根据市场调研在线网发布的 2023-2029 年中国高强韧镁合金行业市场竞争态势及投资趋势分析报告分析,截至 2018 年,中国镁合金行业的总市场规模已达到 1301.1 亿元,比 2017 年增长了 6.0%。预计到 2023 年,中国镁合金行业的总市场规模将达到 1745.3 亿元,比 2018年增长了 34.2%。

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