導(dǎo)熱Mg-Zn-Zr合金的制備及其組織性能研究.pdf

1、作為21世紀(jì)很有潛力的新興材料，鎂合金具有比重小、比強(qiáng)度高、比剛度高、阻尼減震性能好、電磁屏蔽性好和導(dǎo)熱性能良好等優(yōu)點(diǎn)。LED燈具作為目前應(yīng)用最廣泛的照明燈具，但是散熱問題制約著其進(jìn)一步發(fā)展。相比于傳統(tǒng)的散熱材料銅和鋁合金，鎂合金不但導(dǎo)熱性能良好而且具有比重小和造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，在散熱材料方面具有非常好的應(yīng)用前景，開發(fā)出一種新型的鎂合金散熱材料也具有重要意義。
　　表征材料導(dǎo)熱性能大小的最重要的兩個(gè)物理量是導(dǎo)熱率和熱擴(kuò)散系數(shù)，導(dǎo)熱率通

2、過測(cè)量出材料的熱擴(kuò)散系數(shù)、密度和比熱容然后三者相乘得到；在材料內(nèi)部，熱傳導(dǎo)有電子導(dǎo)熱和聲子導(dǎo)熱兩種方式，聲子導(dǎo)熱即通過晶格質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)，晶格畸變、晶界的存在以及位錯(cuò)等缺陷對(duì)導(dǎo)熱性能是不利的，在沒有發(fā)生相變的合金中導(dǎo)熱性能的提高與力學(xué)性能的提高是相互矛盾的。本文的主要目的是在保證導(dǎo)熱性能良好的前提下兼顧力學(xué)性能，通過時(shí)效處理同時(shí)提高合金的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能。
　　本文成功設(shè)計(jì)出了一種導(dǎo)熱性能良好的Mg-Zn-Zr合金。以 M

3、g-2wt.％Zn-xZr(x=0,0.5,1,1.5wt.%)合金為研究對(duì)象，通過光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)來表征材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)熱性能測(cè)試、拉伸試驗(yàn)和顯微硬度測(cè)試來研究合金的性能。首先我們對(duì)不同 Zr含量對(duì)合金組織和性能的影響進(jìn)行了研究；其次我們對(duì)Mg-2Zn-Zr合金進(jìn)行固溶時(shí)效處理，研究了不同時(shí)效溫度和時(shí)間對(duì)合金組織和性能的影響，得到最佳的時(shí)效制度，目的是同時(shí)提高合金的導(dǎo)熱性能

4、和力學(xué)性能；再對(duì)Mg-2Zn-Zr合金進(jìn)行軋制變形以及其后的再結(jié)晶退火處理，研究軋制變形程度以及退火對(duì)合金組織和性能的影響，最后通過對(duì)退火態(tài)的合金進(jìn)行固溶時(shí)效處理得到最佳性能的合金。
　　由于時(shí)效過程中細(xì)小彌散的Zn-Zr中間相的析出， Mg-2Zn-Zr合金的導(dǎo)熱性能和強(qiáng)度同時(shí)得到了提高，一方面Zn-Zr相的析出消耗了固溶在鎂基體中的Zn，減緩了基體的晶格畸變程度，從而減弱了晶格質(zhì)點(diǎn)在導(dǎo)熱過程中對(duì)導(dǎo)熱聲子和導(dǎo)熱電子的散射作用，另

5、一方面Zn-Zr相的析出起到了析出強(qiáng)化的效果，且Mg-2Zn-Zr合金的最佳時(shí)效制度是175℃×24h。軋制變形后Mg-2Zn-Zr合金的導(dǎo)熱性能相比鑄態(tài)有所下降，退火后合金的導(dǎo)熱性能有所回升，但仍低于鑄態(tài)的，表明晶格畸變、晶界、位錯(cuò)對(duì)合金的導(dǎo)熱性能都有不利影響。
　　Mg-2Zn-Zr最終的加工和熱處理工藝：先在370℃下均勻化退火12h，然后在400℃下以50%的壓下率分6道次軋制，之后在400℃下進(jìn)行再結(jié)晶退火1h，再在42