Profesor Du Jun de la Universidad Tecnológica del Sur de China: La relación entre la evolución de la microestructura y la conductividad térmica de la aleación de Mg-Sn-Ca

El desarrollo sostenible y la protección del medio ambiente imponen más requisitos a los materiales metálicos, como el peso ligero y la reciclabilidad. Como el material estructural metálico más ligero, la aleación de magnesio ha recibido gran atención. En la actualidad, la aplicación de aleaciones de magnesio existe principalmente en la industria del transporte y en productos 3C, que a menudo funcionan en ambientes cálidos. En comparación con las propiedades mecánicas, los estudios sobre las propiedades termodinámicas de las aleaciones de magnesio son todavía limitados.
El magnesio puro tiene buena conductividad térmica, pero sus bajas propiedades mecánicas no pueden satisfacer las necesidades de las aplicaciones. La adición de elementos de aleación es un medio eficaz para controlar las propiedades de las aleaciones de magnesio, pero los elementos de aleación tendrán un efecto adverso sobre la conductividad térmica del magnesio puro. Como las aleaciones de magnesio comerciales más populares, la conductividad térmica de las aleaciones de la serie Mg-Al no es ideal. Sin embargo, se obtuvieron aleaciones de Mg-Al-La con excelente conductividad térmica y propiedades mecánicas mediante la adición de elementos de tierras raras y un proceso de extrusión en caliente. Se puede prever que es un método conveniente y eficaz para mejorar la conductividad térmica de aleaciones binarias de magnesio mediante la introducción de elementos de aleación apropiados. Además, a menudo se introducen procesos como el tratamiento térmico y la deformación para mejorar la conductividad térmica de las aleaciones de la serie Mg-Zn.
Las aleaciones a base de Mg-Sn, como aleaciones resistentes al calor sin ER, han ido atrayendo gradualmente la atención de los investigadores en los últimos años. Basándose en esto, el grupo de investigación del profesor Du Jun de la Universidad Tecnológica del Sur de China estudió el papel de la región rica en estaño en el cambio de la conductividad térmica de la aleación de Mg-Sn-Ca y reveló la relación entre la evolución de la microestructura de la aleación y el cambio de la conductividad térmica. Los resultados de la investigación relevante se publicaron en la revista "Journal of Materials Research" con el título "Relación entre la evolución de la microestructura y la conductividad térmica de las aleaciones de Mg-Sn-Ca".

 

Los resultados muestran que además de la fase α-Mg, hay muchas regiones ricas en Sn en la aleación de Mg-2Sn. Después de la adición de Ca, la región rica en Sn desapareció gradualmente y se formó una fase CaMgSn. El exceso de Ca indujo la formación de la fase Mg2Ca, lo que resultó en la fase CaMgSn de una red continua a una distribución discontinua. Las aleaciones de Mg-Sn-Ca exhibieron diferentes comportamientos de solidificación con contenidos crecientes de Sn y Ca. La fase Mg2Sn y la fase Mg2Ca existen en la aleación Mg-3Sn-1,02 Ca. En las aleaciones de Mg-4Sn-1,36Ca aparecen fases de CaMgSn en forma de varilla y regiones ricas en Sn.

 

El coeficiente de correlación entre la conductividad térmica y la conductividad eléctrica de la aleación Mg-Sn-Ca es de aproximadamente 6,88 (× 10-6·V-2·K-1). Cuando la relación molar de Sn y Ca es 1:1, la conductividad térmica de la aleación de Mg-2Sn aumenta de 112 W/(m·K) a 147 W/(m·K). Cuando el contenido de Sn supera el 3%, la conductividad térmica de la aleación disminuye rápidamente. La región obvia de Sn reapareció en la aleación de Mg-4Sn-1.36Ca con alto contenido de Sn+Ca, lo que resultó en una rápida disminución en la conductividad térmica de la aleación de Mg-Sn-Ca cuando el contenido de Sn superó el 3%.