Professor Du Jun da Universidade de Tecnologia do Sul da China: A relação entre a evolução da microestrutura e a condutividade térmica da liga Mg-Sn-Ca
Autor: Du Jun
2023-08-26
O desenvolvimento sustentável e a proteção ambiental impõem mais requisitos aos materiais metálicos, como leveza e reciclabilidade. Por ser o material estrutural metálico mais leve, a liga de magnésio tem recebido ampla atenção. Atualmente, a aplicação de ligas de magnésio existe principalmente na indústria de transportes e em produtos 3C, que muitas vezes funcionam em ambientes quentes. Comparados com as propriedades mecânicas, os estudos sobre as propriedades termodinâmicas das ligas de magnésio ainda são limitados.
O Mg puro possui boa condutividade térmica, mas suas baixas propriedades mecânicas não atendem às necessidades das aplicações. A adição de elementos de liga é um meio eficaz de controlar as propriedades das ligas de magnésio, mas os elementos de liga terão um efeito adverso na condutividade térmica do magnésio puro. Como as ligas comerciais de magnésio mais populares, a condutividade térmica das ligas da série Mg-Al não é ideal. Porém, ligas de Mg-Al-La com excelente condutividade térmica e propriedades mecânicas foram obtidas pela adição de elementos de terras raras e por um processo de extrusão a quente. Pode-se prever que é um método conveniente e eficaz para melhorar a condutividade térmica de ligas binárias de magnésio, através da introdução de elementos de liga apropriados. Além disso, processos como tratamento térmico e deformação são frequentemente introduzidos para melhorar a condutividade térmica das ligas da série Mg-Zn.
Ligas à base de Mg-Sn, como ligas resistentes ao calor sem RE, têm atraído gradativamente a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Com base nisso, o grupo de pesquisa do Professor Du Jun da Universidade de Tecnologia do Sul da China estudou o papel da região rica em estanho na mudança da condutividade térmica da liga Mg-Sn-Ca e revelou a relação entre a evolução da microestrutura da liga e a mudança da condutividade térmica. Os resultados relevantes da pesquisa foram publicados na revista "Journal of Materials Research" intitulada "Relação entre evolução da microestrutura e condutividade térmica de ligas Mg – Sn – Ca".
O Mg puro possui boa condutividade térmica, mas suas baixas propriedades mecânicas não atendem às necessidades das aplicações. A adição de elementos de liga é um meio eficaz de controlar as propriedades das ligas de magnésio, mas os elementos de liga terão um efeito adverso na condutividade térmica do magnésio puro. Como as ligas comerciais de magnésio mais populares, a condutividade térmica das ligas da série Mg-Al não é ideal. Porém, ligas de Mg-Al-La com excelente condutividade térmica e propriedades mecânicas foram obtidas pela adição de elementos de terras raras e por um processo de extrusão a quente. Pode-se prever que é um método conveniente e eficaz para melhorar a condutividade térmica de ligas binárias de magnésio, através da introdução de elementos de liga apropriados. Além disso, processos como tratamento térmico e deformação são frequentemente introduzidos para melhorar a condutividade térmica das ligas da série Mg-Zn.
Ligas à base de Mg-Sn, como ligas resistentes ao calor sem RE, têm atraído gradativamente a atenção de pesquisadores nos últimos anos. Com base nisso, o grupo de pesquisa do Professor Du Jun da Universidade de Tecnologia do Sul da China estudou o papel da região rica em estanho na mudança da condutividade térmica da liga Mg-Sn-Ca e revelou a relação entre a evolução da microestrutura da liga e a mudança da condutividade térmica. Os resultados relevantes da pesquisa foram publicados na revista "Journal of Materials Research" intitulada "Relação entre evolução da microestrutura e condutividade térmica de ligas Mg – Sn – Ca".
Os resultados mostram que além da fase α-Mg, existem muitas regiões ricas em Sn na liga Mg-2Sn. Após a adição de Ca, a região rica em Sn desapareceu gradualmente e uma fase CaMgSn foi formada. O excesso de Ca induziu a formação da fase Mg2Ca, resultando na fase CaMgSn da rede contínua para a distribuição descontínua. As ligas Mg-Sn-Ca exibiram diferentes comportamentos de solidificação com o aumento dos teores de Sn e Ca. A fase Mg2Sn e a fase Mg2Ca existem na liga Mg-3Sn-1.02 Ca. Fases CaMgSn semelhantes a bastões e regiões ricas em Sn aparecem em ligas Mg-4Sn-1.36Ca.
O coeficiente de correlação entre a condutividade térmica e a condutividade elétrica da liga Mg-Sn-Ca é de cerca de 6,88 (× 10-6·V-2·K-1). Quando a razão molar de Sn e Ca é 1:1, a condutividade térmica da liga Mg-2Sn aumenta de 112 W/(m·K) para 147 W/(m·K). Quando o teor de Sn excede 3%, a condutividade térmica da liga diminui rapidamente. A região Sn óbvia reapareceu na liga Mg-4Sn-1.36Ca com alto teor de Sn+Ca, resultando em uma rápida diminuição na condutividade térmica da liga Mg-Sn-Ca quando o teor de Sn excedeu 3%.
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