高导热高强度镁合金及其制备方法
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。
西安交通大学
2025-02-08