隨著集成電路功率密度的增加,電子器件的散熱裝置對散熱能力和輕量化提出了更高的要求。金屬鎂同時具備輕質(zhì),高導(dǎo)熱和高比強度的特性,是非常有潛力的散熱結(jié)構(gòu)材料。純鎂經(jīng)合金化后力學(xué)強度顯著提升,但其導(dǎo)熱性能卻明顯降低。如何使鎂合金獲得良好力學(xué)性能和鑄造性能的同時,兼顧其導(dǎo)熱性能,是開發(fā)高導(dǎo)熱高強鎂合金上面臨的重大挑戰(zhàn)。金屬的導(dǎo)熱主要是電子熱導(dǎo),在純金屬中添加合金元素會對電子的自由運動產(chǎn)生散射作用,從而降低金屬的熱導(dǎo)率,而不同合金元素對鎂的熱導(dǎo)率影響不同。本研究首先選定了具有代表性的四種合金元素:Ce﹑Nd﹑Sm和Y,制備出不同稀土元素含量的二元鎂合金。我們發(fā)現(xiàn),合金熱導(dǎo)率都隨合金元素含量的增加先快速降低后緩慢減小。這是因為隨著合金含量的增加,合金元素越來越難固溶到鎂基體中,而第二相含量逐漸增多,固溶原子對熱導(dǎo)率的影響顯著大于第二相,在二者綜合作用下,合金熱導(dǎo)率先快速降低后緩慢減小。稀土元素在鎂中的固溶度越大,對電子的散射越強,相應(yīng)稀土合金的熱導(dǎo)率越小。而四種稀土元素在鎂中的固溶度大小排序為Ce<Nd<Sm<Y,因此等合金含量的二元鎂合金,其熱導(dǎo)率大小排序為:Mg-Ce?Mg-...

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 金屬和合金熱導(dǎo)機制
        1.2.1 電子熱導(dǎo)
        1.2.2 聲子熱導(dǎo)
    1.3 鎂合金導(dǎo)熱性能的影響因素
        1.3.1 固溶原子對導(dǎo)熱性能的影響
        1.3.2 金屬間化合物對導(dǎo)熱性能的影響
        1.3.3 溫度對導(dǎo)熱性能的影響
        1.3.4 織構(gòu)對導(dǎo)熱性能的影響
    1.4 高導(dǎo)熱鎂合金研究進展
    1.5 本文研究目的、意義及內(nèi)容
第二章 試驗材料與方法
    2.1 試驗材料
    2.2 合金制備
        2.2.1 二元稀土鎂合金制備
        2.2.2 EA4X鎂合金重力鑄造
        2.2.3 EA4X鎂合金高壓鑄造
    2.3 顯微組織分析
        2.3.1 金相顯微組織
        2.3.2 掃描電鏡和EDS能譜分析
        2.3.3 XRD物相分析
    2.4 熱物性參數(shù)測試
        2.4.1 密度測試
        2.4.2 比熱容測試
        2.4.3 熱擴散系數(shù)測試
        2.4.4 電導(dǎo)率測試
    2.5 力學(xué)性能測試
第三章 稀土元素存在形式對鎂合金導(dǎo)熱性能的影響
    3.1 引言
    3.2 稀土固溶原子對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.2.1 Ce固溶原子對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.2.2 Nd固溶原子對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.2.3 Sm固溶原子對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.2.4 Y固溶原子對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
    3.3 稀土第二相對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.1 Mg₁₂Ce對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.2 Mg₄₁Nd₅ 對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.3 Mg₄₁Sm₅ 對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
        3.3.4 Mg₂₄Y₅ 對微觀組織和導(dǎo)熱性能的影響
    3.4 分析與討論
        3.4.1 合金元素種類對鎂合金導(dǎo)熱性能的影響
        3.4.2 固溶和時效處理對鎂合金導(dǎo)熱性能的影響
        3.4.3 固溶原子和第二相對導(dǎo)熱性能的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于固溶原子和第二相的鎂合金導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型研究
    4.1 引言
    4.2 兩相復(fù)合材料導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型
    4.3 鎂合金導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型的建立
        4.3.1 第二相離散分布的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型
        4.3.2 第二相與基體隨機分布的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型
    4.4 鎂合金導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型的驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高導(dǎo)熱多元鎂合金設(shè)計及應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 高導(dǎo)熱多元鎂合金設(shè)計原理
    5.3 EA4X合金的微觀組織分析
        5.3.1 重力鑄造合金
        5.3.2 高壓鑄造合金
    5.4 EA4X合金第二相的形成規(guī)律
        5.4.1 重力鑄造合金
        5.4.2 高壓鑄造合金
    5.5 晶格體積對EA4X合金導(dǎo)熱性能的影響
        5.5.1 EA4X合金導(dǎo)熱性能
        5.5.2 晶格體積對導(dǎo)熱性能的影響
    5.6 Al含量對EA4X合金導(dǎo)熱性能的影響
    5.7 分析與討論
        5.7.1 基于導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型的EA4X熱導(dǎo)率計算
        5.7.2 基于Wiedemann-Franz定律的EA4X熱導(dǎo)率計算
    5.8 高導(dǎo)熱壓鑄EA4X合金應(yīng)用
    5.9 本章小結(jié)
第六章 溫度對鎂合金熱擴散系數(shù)的影響
    6.1 引言
    6.2 電子和聲子的散射機制介紹
    6.3 溫度對純Mg和 Mg-Ce合金熱擴散系數(shù)的影響
    6.4 溫度對Mg-Y合金熱擴散系數(shù)的影響
    6.5 溫度對EA4X多元合金熱擴散系數(shù)的影響
    6.6 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    主要結(jié)論
    創(chuàng)新點
    展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3831532