镁合金导热性能研究进展

导 率λl由 式 (２)计 算
λl ＝λl －λe
(２)
式(２)中,λ 为 镁 合 金 的 总 热 导 率,λe为 电 子 导 热
率.
KlemensP 等研究认为电子导热在镁合金的 导 热 中占主导地位[９].A Rudajevová等 的 结 果 也 显 示,在 MgＧSc合 金 中 ,相 对 于 电 子 导 热 而 言 ,声 子 热 导 对 合 金 导热率的贡献很小 . [１０]
１ 镁 合 金 的 导 热 性 能
１．１ 镁 合 金 的 导 热 机 理 与其它合金一 样,镁 合 金 导 热 主 要 有 自 由 电 子 运
动 和 晶 格 振 动 两 种 方 式 ,即 电 子 导 热 和 声 子 导 热 ,由 此 产生的热导率分别称为电子热导率和声子热导率.
电 子 热 导 率λe的 数 学 模 型 为 [７Ｇ８]
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λe
＝１－x λA
x ＋λB
１ ＋k′x(１－x)
(１)
式(１)中,λA和λB分别是成分 A 和B 的 热 导 率,x
是B 元 素 所 占 的 原 子 分 数,k′是 与 合 金 系、温 度 及
Lorentz数 有 关 的 系 数 .
声子导热是通 过 晶 格 振 动 的 格 波 实 现 的,声 子 热
金的热导率 如 表 １ 所 示.与 MgＧAl系 合 金 相 似,MgＧ Zn系合金的导热性能也与合金元素含量、热 处 理 工 艺
∗ 基金项目:四川省科技支撑计划资助项目(２０１３G２０１２８);重庆大学大型仪器设备开放基金资助项目(２０１５１２１５００１０)
摘 要: 综述了近年来国内外针对镁合金导热性 能 的 研 究 进 展,在 分 析 镁 合 金 导 热 机 理 的 基 础 上,重 点 总 结 分
析了温度、合金元素及成分、挤压变形 和 热 处 理 工 艺 对 镁 合 金 导 热 性 能 的 影 响.综 述 主 要 结 论 为:(１)镁 合 金 导
热 是 电 子 和 声 子 运 动 共 同 作 用 的 结 果 ,各 工 艺 因 素 主 要 通 过 改 变 微 观 组 织 ,从 而 影 响 电 子 和 声 子 的 运 动 方 式 对 镁
增 高 ,合 金 热 导 率 呈 降 低 趋 势 ,同 时 ,固 溶 处 理 (T４)使
MgＧAl系 合 金 热 导 率 有 所 降 低,而 固 溶 后 再 做 时 效 处 理 (T６)则 有 利 于 提 高 合 金 热 导 率 的 提 高 .
１．２．２ MgＧZn 系 合 金
MgＧZn系主要用于变形镁合金,常见 MgＧZn系合
０５０３０
文 章 编 号 :１００１Ｇ９７３１(２０１６)０５Ｇ０５０３０Ｇ０６
镁合金导热性能研究进展∗
２０１６ 年 第 ５ 期 (４７)卷
游 国 强１,２,白 世 磊１,明 玥１,马 小 黎１
(１．重庆大学 材料科学与工程学院,重庆 ４０００４５;２．重庆大学 国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆 ４０００４４)
导率降低;(４)挤压变形使镁合金导热率下降,且使热导率呈现各向异性;(５)固 溶 热 处 理 使 镁 合 金 热 导 率 下 降,
但固溶＋时效热处理可使热导率增加.
关 键 词 : 镁 合 金 ;导 热 性 能 ;机 理 ;影 响 因 素 ;综 述
中 图 分 类 号 : TG１４６．２＋２
文 献 标 识 码 :A
合金导热性能产生影响;(２)除某些合金在接近 绝 对 零 度 时 热 导 率 随 温 度 升 高“先 升Ｇ后 降Ｇ再 升”外,镁 合 金 热 导
率 随 温 度 升 高 主 要 是 呈 增 加 趋 势 的 ;(３)除 适 量 添 加 某 些 合 金 元 素 外 ,大 多 数 合 金 元 素 的 加 入 均 会 导 致 镁 合 金 热
本文在分析合 金 导 热 机 理 的 基 础 上,综 述 了 当 前 国内外对于镁合 金 导 热 性 能 的 相 关 研 究 进 展,重 点 分 析 了 温 度 、合 金 元 素 及 成 分 、挤 压 变 形 和 热 处 理 工 艺 对 镁合金导热性能 的 影 响,以 期 为 研 究 并 开 发 具 有 工 程 应用价值的高导热镁合金提供参考和资料借鉴.
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１６．０５．００６
０ 引 言
当前,３C 产品、通讯电子、航空航天领 域 均 面 临 着 日 益 增 加 的 轻 量 化 压 力 ,同 时 ,一 些 零 部 件 对 材 料 的 导 热性能往往有 较 高 的 要 求(尤 其 是 散 热 器 件),以 保 证 和提高 产 品 的 寿 命 及 工 作 稳 定 性 . [１Ｇ３] 镁 的 密 度 为 １．７４g/cm３,约为 铝 的 ２/３、铁 的 １/４,室 温 时 热 导 率 为 １５６ W/(m������K),在 常 见 商 用 金 属 材 料 中 仅 次 于 铜 和 铝,比热导率(即 单 位 质 量 的 热 导 率 )与 铝 相 当[４Ｇ５];然 而 纯 镁 的 力 学 性 能 不 足 ,难 以 直 接 作 结 构 材 料 用 ,一 般 需合金化后使 用.经 合 金 化 后,绝 大 多 数 镁 合 金 力 学 性 能 显 著 提 升 ,但 其 导 热 性 能 却 明 显 降 低 ,如 常 用 铸 造 镁合金 AZ９１D,铸 态 下 屈 服 强 度 １５０ MPa(铸 镁 约 为 ２１ MPa左右),但 热 导 率 仅 为 ５１．２ W/(m������K)(仅 为 纯镁的１/３左 右)[６]. 这 一 矛 盾 严 重 阻 碍 了 镁 合 金 在 有 力 学Ｇ导 热 双 重 性 能 需 求 的 工 程 领 域 的 应 用 .
１．２ 常 见 镁 合 金 的 导 热 性 能
１．２．１ MgＧAl系 合 金 MgＧAl系合金拥有 良 好 的 铸 造 性 能,目 前 广 泛 用
于 铸 造 合 金 ,也 部 分 用 于 变 形 合 金 ,针 对 其 导 热 性 能 的
研究 相 对 较 多. 常 见 MgＧAl系 合 金 的 热 导 率 如 表 １ 所示,其基本规律是:相同状态下,随着 Al元素含量的