科创中国

镁合金密度只有铝的2/3，比强度高，我国镁资源丰富，占世界产量80%，在通讯、汽车、航空航天、农业、医疗等领域有所应用。但随着电子信息的加速发展，传统镁合金也带来了一些问题，其热导率仅有 50 W/(m·K)左右，而电子元器件向高度集成、高运转速率、高频率的趋势发展，使得电子产品内部的元器件产生的功耗及热量增加，迫切需要开发出拥有优良导热性能的镁合金，以满足散热需求。与此同时，我国高丰度轻稀土La/Ce/Sm每年过剩超过5万吨，大量的轻稀土供利用也成为一大优势。本课题采用轻稀土La/Ce/Sm，结合适量的Al/Mn元素，调控微观组织，结合高真空压铸技术，降低铸造缺陷，开发出热导率110~130 W/(m·K)，屈服强度140~160 MPa，抗拉强度240~260 MPa，延伸率8~13%的高导热压铸镁合金。

提高导热性能：通过添加高丰度轻稀土元素，可以显著提高镁合金的导热性能。这些轻稀土元素具有较高的热导率和热容量，能够有效地提高材料的导热性能，使其在传热过程中表现出优异的性能。 强化材料强度：轻稀土元素的添加还可以对镁合金进行强化。它们能够与镁基体形成均匀的分散相，提高材料的晶粒细化和强度。这种强化效应可以增强材料的力学性能，提高其抗拉强度、屈服强度和耐疲劳性能。 改善热膨胀性能：含有高丰度轻稀土元素的镁合金还可以改善其热膨胀性能。由于轻稀土元素的添加，可以调控材料的晶格结构，降低热膨胀系数，使其更加接近于许多工程材料的热膨胀系数，减少热应力产生的可能性。 提高耐高温性能：高丰度轻稀土元素的加入还可以提高镁合金的耐高温性能。这些元素能够在高温下稳定存在，并且与镁基体形成稳定的相结构，提高材料的热稳定性和抗氧化性能，延长材料的使用寿命。 可持续性和环境友好性：相比其他合金元素，轻稀土元素在地壳中的丰度较高，具有相对较低的环境影响。因此，含有高丰度轻稀土元素的高导热镁合金设计与开发技术具有较好的可持续性和环境友好性。

1. 电子器件：高导热镁合金可以应用于电子器件的散热系统，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等。它们能够有效地散热，提高电子器件的性能和可靠性，防止过热损坏。

2. 汽车工业：在汽车行业中，高导热镁合金可以应用于发动机散热系统、变速器、制动系统等关键部件。其高导热性能可以有效提升冷却效率，增强汽车的热管理能力，提高整车性能和可靠性。

3. 航空航天：在航空航天领域，高导热镁合金可以应用于飞机发动机、航空航天器的热管理系统。其轻质高强度的特点使得航空航天器能够减轻重量，提高燃料效率，同时具备良好的热稳定性和抗腐蚀性能。

4. 新能源领域：高导热镁合金可以应用于新能源领域，如太阳能电池、燃料电池等。其高导热性能有助于提高能源转换效率，同时降低设备的工作温度，延长设备的使用寿命。

5. 医疗设备：在医疗设备领域，高导热镁合金可以应用于医疗器械的散热系统，如医用光源、超声设备等。其高导热性能可以提高设备的稳定性和安全性，减少热损伤的风险。

李德江镁/铝等轻合金结构材料的功能特性研究，开发特殊用途的结构功能一体化材料以及汽车、通讯、航空航天等轻量化结构设计、材料研究与成型技术开发。作为项目负责人，先后承担国家自然科学基金、中国博士后基金面上项目和特别资助项目、国家重点研发计划项目子课题、青海省重大科技专项课题、上海市科委高新技术重点项目课题等国家和省部级级科研项目以及包括华为、日立、通用汽车、上汽集团等国内外知名企业合作开发科研项目十余项；作为核心人员参与包括国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金面上、重点项目等多项。发表论文60余篇，申请发明专利20余项；获得中国有色金属工业技术发明一等奖1项（排名第二），中国汽车轻量化设计二等奖1项。现担任全国镁合金青年工作委员会常务委员、全国铸造标准化技术委员会压铸铸造分委会委员。

高导热镁合金可应用于3C电子及5G基站等领域。5G赋能千行百业，应用更加广泛，我国5G基站总量占全球70%以上。预计未来五年，5G基站年综合电费降低至少30%；5G基站功耗由约为4G的2.5~3.5倍降低至1.5-2倍。该项技术还将推动镁资源开发、应用产业进一步发展，减少能源消耗，扩宽镁合金功能特性应用，为开发高性能镁合金提供新的设计思路。

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