紫珅镁业建设世界一流镁产业企业

随着5G通信、航空航天、智能终端以及新能源汽车的快速发展，电子设备产生的电磁干扰（EMI）问题日益突出。传统铜、镍等金属虽然具有优异的电磁屏蔽性能，但密度较高，不利于装备轻量化设计。镁合金因其低密度、高比强度和良好的导电性能，被认为是极具潜力的新一代电磁屏蔽材料。重庆大学潘复生团队系统综述了电磁屏蔽镁合金的发展现状，深入分析了组织结构、合金成分及第二相对屏蔽性能的影响规律，并总结了高性能电磁屏蔽镁合金的设计策略。

1. 电磁屏蔽机理解析

电磁屏蔽性能主要来源于电磁波的反射、吸收以及多重反射三种作用机制。镁合金作为高导电金属材料，其屏蔽效果主要依赖于反射损耗（SER）。同时，晶界、第二相以及孔隙等微观结构能够提供额外反射界面，从而增强多重反射效应，提高整体屏蔽能力。

图1：不同晶粒尺寸AZ31镁合金的电磁屏蔽性能及晶界阻抗失配示意图

2. 织构调控提升屏蔽性能

研究发现，织构是影响镁合金电磁屏蔽性能的重要因素之一。随着轧制变形量增加，晶粒取向逐渐趋于一致，材料表面阻抗降低，空气与材料之间的阻抗失配增大，从而增强电磁波反射能力。Mg-9Li合金在80%轧制变形后，其屏蔽效能较铸态材料显著提升。

图2：Mg-9Li合金不同轧制状态下的织构演化及屏蔽性能变化

3.强织构AZ31镁合金的屏蔽机制

进一步研究表明，AZ31镁合金经过轧制后形成明显基面织构，随着织构强度提高，材料电磁屏蔽效能持续增强。均匀取向晶粒形成大面积连续反射界面，可有效提高电磁波反射损耗，实现更优异的电磁防护效果。

图3：AZ31镁合金织构强度与电磁屏蔽性能关系及作用机制示意图

4. 第二相取向设计实现高效屏蔽

研究团队发现，第二相不仅影响导电性，其取向同样决定屏蔽性能。当板状Mg₂Sn相沿基面定向析出时，可形成类似多层反射结构，使电磁波在材料内部发生连续反射，从而显著提高反射损耗和整体屏蔽效能。

图4：第二相取向对Mg-Zn与Mg-Sn合金电磁屏蔽性能的影响

5. 稀土强化Mg-Zn系屏蔽镁合金

在Mg-Zn系合金中添加Y、Ce等稀土元素后，可形成稳定的稀土强化相和细小析出物，实现强度与屏蔽性能同步提升。其中Mg-5Zn-1Ce-2Y-0.5Zr合金在测试频段内屏蔽效能达到79–118 dB，同时屈服强度超过400 MPa，展现出优异综合性能。

图5：Mg-Zn-Ce-Y-Zr合金的力学性能、电磁屏蔽性能及微观组织特征

6. 超轻Mg-Li合金的多层界面屏蔽机制

Mg-Li系合金因其极低密度受到广泛关注。通过累积叠轧（ARB）工艺构建多层组织后，材料内部形成大量界面结构，为电磁波提供多次反射路径。Mg-9Li-3Al-1Zn合金经过三道次ARB处理后，屏蔽效能达到99 dB，同时保持较好的力学性能。

图6：ARB加工Mg-Li合金的层状组织与多层界面电磁屏蔽机制

7. 镁基复合材料实现超高屏蔽效能

除传统镁合金外，镁基复合材料也展现出优异发展潜力。通过向Mg-9Li基体中引入Ni-Zn-Co铁氧体颗粒，可构建“金属反射层+颗粒多重反射层”复合结构，在12 GHz频率下实现接近99 dB的超高屏蔽效能，为高频电磁防护提供新思路。

图7：Mg-9Li/NZCF复合材料结构及高频电磁屏蔽性能

该综述系统揭示了晶粒尺寸、织构、合金元素及第二相等因素对镁合金电磁屏蔽性能的影响机制，并总结了Mg-Zn系、Mg-Al系、Mg-RE系以及镁基复合材料的发展规律。研究表明，通过组织调控与合金设计，可实现电磁屏蔽性能与力学性能协同提升。未来，高性能电磁屏蔽镁合金有望广泛应用于航空航天、电子信息、新能源汽车、电磁防护壳体及5G通信设备等领域。

（文章转自 府谷镁 ）

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