近日，材料科學與工程學院、省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室李元東教授團隊在國際TOP權威期刊《Journal of Materials Science & Technology》（中國科學院一區(qū)，IF：14.3）、《Materials & Design》（中國科學院二區(qū)，IF：7.9）和《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》（中國科學院一區(qū)，IF：4.7）上連續(xù)發(fā)表三項高強高導鋁合金材料重要研究成果，系統(tǒng)揭示了鋁合金中強度與導熱性能的協(xié)同調控機制，為高導熱高強鋁合金的設計提供了新思路與方法。所有研究成果均以蘭州理工大學為第一完成單位和唯一通訊單位，李元東教授為唯一通訊作者，劉文憬博士為第一作者。
研究團隊創(chuàng)新提出融合電子熵、構型熵與振動熵的“多熵耦合”設計框架理論，結合第一性原理計算與實驗驗證，系統(tǒng)揭示了Al–Si、Al–Mg及Al–Mn三種合金體系中熵參數(shù)對性能的影響機制。研究表明，構型熵是提高合金強度的關鍵因素，而電子熵與振動熵通過增強電子-聲子散射顯著降低導熱率。
基于上述發(fā)現(xiàn)，團隊構建了多熵-性能耦合模型，成功實現(xiàn)對AlSi10MnMg合金性能的準確預測，為高導熱、高強鋁合金的定向設計提供了理論依據(jù)。此外，團隊優(yōu)化了有效介質理論，引入晶界散射、固溶原子衰減及界面態(tài)密度等多物理場因素，建立起熱導率預測新模型，其預測誤差低于10%，顯著提升了合金設計的精確性。在工藝研究方面，團隊系統(tǒng)比較了金屬型鑄造、受控擴散凝固與軋制三種工藝所制備的Al–5Sr–5Sb變質劑對AlSi10MnMg合金組織與性能的影響，最終實現(xiàn)了強度與導熱性的協(xié)同提升。該研究突破了鋁合金“強度-導熱”協(xié)同提升的技術瓶頸，形成了具有自主知識產權的新材料設計與制備技術體系。（圖/文：李元東、周宏偉；審核：蒲瑞琛）
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