文章介绍：

随着集成电路的快速发展，电子元器件的密度持续增加，对3C产品（控制、通信和计算机）中的热管理部件提出了日益严苛的要求。同时，在当代发展的轻量化需求驱动下，镁合金因其优异的导热性能、低密度以及原材料来源广泛等优势，成为新型散热材料研发中的热门材料。然而，目前使用的大部分镁合金通过高压压铸生产，绝对强度低已成为一个重大问题，阻碍了高强高导热镁合金的开发与应用。变形镁合金因其优异的细晶和析出相，已成为突破当前局限的关键。

众所周知，镁合金的导热性能与溶质原子浓度、第二相的存在、晶界密度、位错密度以及织构有关。热变形过程可以通过诱导第二相析出，降低溶质原子浓度，从而提高合金的导热性能。然而，通过动态再结晶行为产生的晶粒细化会增加晶界密度。变形引起的位错密度升高也会增强载流子散射效应。第二相的增加会进一步提高相界密度。同时，如果第二相间距小于电子平均自由程，将显著降低合金的导热性能。在织构方面，热变形过程中基面滑移的高活性会诱导晶体向基面滑移施密特因子较低的方向旋转。由于形成了强基面织构，观察到了导热性能的各向异性。因此，热变形对导热性能的影响受控于相互竞争的微观结构因素之间的关键权衡。通过调控热变形参数，可以控制微观组织，从而优化导热性能。Peng等人研究了挤压温度对Mg-2.0Zn-1.0Mn-0.2Ce合金微观组织和导热性能的影响机制，他们报道随着温度升高，未再结晶分数持续下降，而平均动态再结晶晶粒尺寸增大。同时，导热性能呈现先升高后降低的趋势。此外，我们之前的研究发现，提高压缩比促进了溶质原子析出，从而提高了合金的导热性能。这一提升超过了晶粒细化、位错密度和相界面增加所带来的不利影响。然而，当前的研究集中于单一参数的调控，缺乏全面系统的研究。这导致对热变形参数变化所决定的动态再结晶行为、塑性变形机制与导热性能之间关系的理解尚不充分。

尽管上述研究阐明了单个热加工参数的重要性，但对多参数耦合下动态再结晶行为、塑性变形机制与导热性能之间内在关系的系统表征仍然缺乏。在前期研究中，通过调控合金内各元素的偏摩尔吉布斯自由能，成功设计了一系列高强高导热Mg-xZn-0.2Cu-0.2Ca-0.4Zr（x = 1–4 wt%，命名为ZXKC3000合金）合金。其中，T6处理后的ZXKC3000合金展现出最优异的综合性能，极限抗拉强度、屈服强度、延伸率和导热系数分别为257 MPa、119 MPa、19.1%和130.0 W·K⁻¹·m⁻¹。本研究旨在通过系统改变变形温度和应变速率，系统研究ZXKC3000合金在热加工过程中动态再结晶机制的转变、塑性变形机制的激活以及第二相的析出行为。进一步阐明这些微观结构因素如何通过竞争性相互作用，最终决定合金的导热性能。本工作将为高性能高导热镁合金的热加工设计提供全面的理论基础和实验指导。

中文摘要：

本文系统研究了热变形参数对高性能Mg-3Zn-0.2Cu-0.2Ca-0.4Zr合金的动态再结晶行为、塑性变形机制及导热性能的影响。结果表明，将变形温度从200 °C升高至350 °C，会使主导的动态再结晶机制从连续动态再结晶和孪晶诱导动态再结晶转变为连续动态再结晶与不连续动态再结晶的组合，同时伴随着动态再结晶分数的增加以及晶粒从超细晶粗化至3.14–10.99 μm。与此同时，塑性变形机制从200 °C下的基面滑移和孪晶转变为350 °C下多滑移系的协同激活。将应变速率从0.5 s⁻¹降低至0.001 s⁻¹促进了晶粒长大并提高了动态再结晶分数，但并未改变基本的动态再结晶或变形机制。在导热性能方面，所有应变速率下均在250 °C时达到最优值，这归因于充分的溶质原子析出和适中的第二相密度。具体而言，Mg(Zn,Cu)₂和Ca₂Mg₆Zn₃相的体积分数从200 °C时的1.0432%和1.0331%分别下降至250 °C时的0.8580%和0.9749%，从而减轻了电子散射。在200 °C时，高密度的析出相和位错降低了电子平均自由程，恶化了导热性能。降低应变速率通过促进位错湮灭、晶粒长大和溶质完全析出而提高了导热性能。这些发现为开发高导热变形镁合金的微观结构调控提供了定量化的见解。