上海交通大学曾小勤教授：镁及其合金导热研究进展

引用本文:

曾小勤, 王杰, 应韬, 丁文江. 镁及其合金导热研究进展[J]. 金属学报, 2022, 58(4): 400-411.

Xiaoqin ZENG, Jie WANG, Tao YING, Wenjiang DING. Recent Progress on Thermal Conductivity of Magnesium and Its Alloys[J]. Acta Metall Sin, 2022, 58(4): 400-411.

DOI: 10.11900/0412.1961.2021.00520

摘 要

本文简要回顾了国内外镁合金导热行为和导热机制的研究工作，梳理了影响镁合金导热的因素，如固溶原子、变形和温度等。在此基础上，归纳总结了高导热镁合金的发展，并讨论了导热与力学性能之间的倒置关系，最后提出高导热镁合金的设计思路和发展方向。主要结论如下：固溶原子会导致晶格畸变而降低镁合金热导率，与其化合价、原子半径和原子核额外电子有关；第二相与Mg基体的界面会对电子运动产生阻碍作用，进而削弱热导性能，具体与其形貌、尺寸、分布和含量相关；对于变形镁合金，沿径向或法向方向的导热性能往往优于挤压或轧制方向；温度是影响镁合金热导率的重要因素，在不同的温度区间内，热导率的主要散射机制不同，一般需要对各温度区间分开讨论。未来关于导热镁合金的研究仍有必要继续深入，可以重点聚焦于以下方面：镁合金显微组织与其导热性能的关系量化；多元镁合金的导热行为及其导热模型的建立；高导热镁合金成分设计与组织控制；镁合金导热行为的物理本质探究。 词

镁合金，热导率，电阻率，固溶原子，热处理

Mg-Zn、Mg-Al和Mg-Mn合金以及纯Mg的热导率随温度的变化

Thermal conductivity of Mg-Zn (a), Mg-Al (b), and Mg-Mn (c) alloys and pure Mg with increasing temperature

(1) 目前对Al、Zn、Mn、Sn、Ca、Y、Nd、Ce等Mg-X二元合金的导热行为已经有了比较深入的了解，但是多元合金化对镁合金热导的相关影响目前尚没有形成系统研究。多种元素及其耦合作用对镁合金热导行为产生怎样的影响在未来值得深入探究。

(2) 目前关于镁合金热导的相关研究仍主要集中在正交实验-数据收集-总结规律-形成数学模型的层面，而热导则依赖于合金内部的电子和声子的运动及其相互作用，实验现象背后的物理本质仍有必要深入挖掘。

(3) 镁合金的导热性能与强度存在倒置关系，常规增强镁合金的手段诸如晶粒细化、位错强化、固溶、时效强化、织构强化等都或多或少地损伤其热导率。如何通过优化设计镁合金的成分并控制其显微组织以获得最优导热性能，并实现其与强度的权衡取舍，将是未来的研究重点。