镁铝钇合金温度依赖性热导率与微观机制：热处理调控下的热传输性能突破

【编辑推荐】本研究通过构建"金属间化合物+α-Mg"双相模型，系统揭示了热处理（固溶/时效）对Mg-7.28Al-0.13Y-0.11Mn(AW70)合金热导率(TC)的影响机制。发现时效处理使室温TC从55.1提升至68.2 W/(m·K)，250℃时两种状态TC分别增长45.6%和32.3%，且低温区呈现稳定的0.11 W/(m·K2)增长率。首次报道了250-350℃区间Mg17Al12相溶解导致的TC反常下降现象，为高热导镁合金设计提供理论依据。

　　

Highlight

本研究通过"金属间化合物+α-Mg"双相模型，阐明了热处理对镁铝钇合金热传输性能的调控机制。时效处理产生的沉淀相可减少晶格畸变，使热导率显著提升。在高温环境下，静态晶格缺陷对电子的持续散射导致热导率呈现独特升温增强效应。

Microstructures

图1(a)(b)显示固溶态AW70合金呈现12.9μm的等轴晶结构，大部分第二相已溶入α-Mg基体，仅残留少量Al₂Y相。时效处理后，晶界处出现层片状Mg₁₇Al₁₂沉淀相，这种微观结构演变直接影响了热传输性能。

Conclusions

通过物理热力学原理建立的双相热导模型表明：固溶态合金室温热导率为55.1 W/(m·K)，时效处理后提升至68.2 W/(m·K)。250℃时两者热导率分别达到79.2和91.2 W/(m·K)，展现出24.8 W/(m·K)(45.6%)和22.2 W/(m·K)(32.3%)的显著增幅。低于250℃时，0.11 W/(m·K²)的稳定增长率证实了该性能对溶质含量和沉淀相变化的惊人独立性。特别值得注意的是，在250-350℃区间，时效态合金因Mg₁₇Al₁₂相回溶导致热导率暂时下降，这一发现为高温应用提供了关键参数。