Sn和Sr對LED散熱器用AZ31鎂合金組織和導熱性能的影響.pdf

1、鎂合金以其質(zhì)輕、散熱性好且具備良好的電磁屏蔽性能等優(yōu)勢，成為有望代替鋁合金的亟待發(fā)展成熟的散熱材料。AZ31鎂合金作為常用的變形鎂合金，由于其較好的擠壓成型性能和力學性能，是制備 LED散熱器的理想材料。但AZ31鎂合金中主要合金元素Al在Mg基體中固溶度高，且固溶原子對合金熱量傳遞時電子的散射作用最為顯著，因而其不利于合金的導熱性能的發(fā)揮。
　　本文在AZ31合金的基礎(chǔ)上，添加合金元素Sn和Sr，利用X射線衍射儀、金相顯微鏡、導

2、熱儀、掃描電子顯微鏡及能譜儀等設備，研究了不同添加量 Sn和Sr對AZ31鎂合金的第二相組成、形貌及分布和導熱系數(shù)的影響；確定了復合添加Sn和Sr元素的四種成分梯度的AZ31鎂合金，并進行不同變形程度的熱擠壓加工，研究了擠壓前預熱處理及變形程度對添加合金元素Sn和Sr的AZ31鎂合金的顯微組織和導熱系數(shù)的影響；對擠壓態(tài)的合金試樣進行0~48h的200℃人工時效處理，研究了人工時效對擠壓態(tài)合金導熱系數(shù)的影響；利用優(yōu)化后的合金成分和加工工藝

3、試制了LED散熱器產(chǎn)品，并對產(chǎn)品實際工作時的散熱性能進行了研究。主要研究結(jié)果如下：
　　添加合金元素Sn和Sr后，鑄態(tài)AZ31鎂合金顯微組織中出現(xiàn)了片狀的Al4Sr和顆粒狀的Mg2Sn第二相，合金基體中固溶原子Al的含量降低，固溶原子在熱傳遞過程中對電子散射作用減弱，AZ31鎂合金的導熱性能得到改善，使合金導熱系數(shù)升高；復合添加Sn和Sr時合金的導熱系數(shù)提高顯著，AZ31鎂合金添加1.0wt.％Sn和0.8wt.%Sr時，合金的導

4、熱系數(shù)由未添加時的98.5w/(m·k)提高到114.2W/(m·K)。
　　擠壓前預熱處理使合金的第二相發(fā)生部分溶解，基體中固溶原子的含量增加，擠壓后空冷過程中，合金冷卻速度較快，固溶溶質(zhì)原子來不及析出，室溫下合金處于飽和固溶體狀態(tài)，而固溶原子對電子的散射作用強烈，不利于熱量在合金內(nèi)的傳導，使合金的導熱系數(shù)降低。
　　相同擠壓溫度和擠壓速度下，對所選復合添加Sn和Sr元素四種成分含量的AZ31鎂合金進行不同擠壓比的熱擠壓加

5、工，擠壓比為16時，合金在熱擠壓后只發(fā)生動態(tài)回復，相同成分的擠壓態(tài)合金的導熱系數(shù)比固溶態(tài)低；擠壓比為25時，除AZ31+1.5Sn+1.2Sr合金因發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶而擠壓態(tài)導熱系數(shù)高于固溶態(tài)外，其余三種成分的合金擠壓態(tài)的導熱系數(shù)均低于固溶態(tài)；擠壓比為44，四種合金均發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，相同成分的擠壓態(tài)合金的導熱系數(shù)均高于比固溶態(tài)時的導熱系數(shù)。
　　擠壓態(tài)合金經(jīng)過48小時200℃人工時效處理之后，擠壓比為44的合金由于變形程度大，擠壓過程