純鎂和二元鎂合金的導熱行為研究.pdf

1、輕質、高導熱的鎂合金是非常有潛力的空間低溫材料以及電子產品散熱器材料。為了開發(fā)高導熱的鎂合金，本文制備了不同含量的5種二元鎂合金來研究合金元素對于熱導率的影響，并且通過擠壓和退火處理來改變純鎂及二元鎂合金的顯微組織，系統地研究晶粒度、織構、孿晶等對純鎂及鎂合金熱導率的影響。采用縱向穩(wěn)態(tài)熱流法測試了純鎂和二元鎂合金在2-300K的低溫熱導率與電阻率，通過閃光法測量了純鎂和二元鎂合金在300-573K的高溫熱擴散系數和熱導率；利用光學顯微鏡

2、(OM)觀察微觀組織的變化；采用電子背散射(EBSD)分析了織構和孿晶的演變。根據各因素的影響規(guī)律，揭示了鎂合金熱導率的內在機理，從而為高導熱鎂合金的開發(fā)和應用提供了理論指導。
　　純鎂在30-40K的溫度區(qū)域出現熱導率的峰值，該峰值是由于電子-缺陷散射以及電子-聲子散射相互競爭所導致的。織構對于純鎂的低溫熱導率影響不大，但是對于電阻率的影響隨著溫度的增加有增大的趨勢；晶粒度對于純鎂低溫熱導率的峰值高度(即熱導率的極大值)有顯著影

3、響，隨著晶粒度的增加，純鎂的熱導率峰值增加，這與晶粒度的增加減弱了晶界對于電子的散射作用有關。
　　添加了合金元素后，除了低Zn含量的Mg-Zn系合金以外，其他的鑄態(tài)二元合金的熱導率在30-40K都沒有明顯峰值出現，這是由于合金元素的添加造成了晶格的畸變，抑制了熱導率峰值的出現。Mg-Al，Mg-Zn和Mg-Mn三種鑄態(tài)二元系鎂合金的低溫熱導率都隨著合金元素含量的增加而降低，但是降低的幅度明顯不同。Mg-Al和Mg-Zn二元合金的

4、電阻率在20K以下基本保持不變，而Mg-Mn合金在30K左右出現電阻率的極小值，出現Kondo效應。隨著溫度的增加，三種合金系的電阻率均隨著溫度的升高而線性增加。但是電阻率的溫度系數并不相同，而是與添加合金元素的種類和含量相關。
　　討論了魏德曼-弗蘭茲定律的適用條件，驗證了魏德曼-弗蘭茲定律在低溫區(qū)的不適用性，提出了描述低溫熱導率的公式κ=(A/T+BT2)-1+CT2，該公式不僅僅適用于二元鎂合金，還可以用來描述其他合金體系，

5、如銅合金和鋁合金等。隨著合金元素含量的增加，電子-缺陷散射，電子-聲子散射和聲子-缺陷散射都有所增強。利用擬合后的結果，還可以分離電子熱導率和聲子熱導率，對它們分別進行研究。電子熱導率隨著合金元素含量的增加而大幅下降，聲子熱導率則變化幅度不大；隨著溫度的增加，電子熱導率占總熱導率的比例下降，聲子熱導率的比例上升。
　　與純鎂相比，各鑄態(tài)二元鎂合金的高溫熱導率均有所降低，而且熱導率隨著合金元素含量的增加而下降。經過擠壓后，擠壓態(tài)二元

6、鎂合金的熱導率呈現各向異性，平行擠壓方向的熱導率要明顯低于垂直擠壓方向的熱導率，這是由于擠壓后形成了基面平行擠壓方向的織構，而基面又是密排原子面，所以電子和聲子在平行擠壓方向運動時受到散射的幾率更大，導致了該方向相對較低的熱導率。
　　鎂合金的熱導率與合金元素的種類及含量密切相關，不同的合金元素加入對低溫和高溫熱導率的影響都很大。其中，Zn元素對熱導率的降低效果最小，Mn元素最大。當合金元素都固溶在基體中時，合金的熱導率主要由兩個