图1：展示了CALPHAD指导下的ZKJ400合金时效工艺优化设计。 图1a为连续冷却转变（CCT）曲线，计算结果表明当T4固溶处理后的冷却速率高于1000°C/h时，MgZn₂和Mg₁₇Sr₂相的转变曲线甚至无法与冷却曲线相交（即使0.001%的微量析出也未能触发），证实了水淬处理能完全抑制相变，获得过饱和固溶体，为后续时效提供充足驱动力。图1b为ZKJ400合金T4态的时间-温度-转变（TTT）曲线，重点关注MgZn₂相的析出行为，其鼻点温度位于~200°C附近，该温度下析出动力学最快；而175°C和150°C位于鼻点以下，过冷度更大但原子扩散较慢。基于此，本研究选取200°C（鼻点）、175°C和150°C（鼻点以下）作为后续时效温度进行系统对比。图1c为不同时效工艺下的时效硬化响应曲线，显示DA-150、DA-175和DA-200的峰值硬度分别为73.4 HV、76.0 HV和75.3 HV，均优于或等同于SA-200（73.4 HV）。DA-200相比SA-200硬度略高，归因于预时效形成的G.P.区促进了更细小、更高密度的析出相分布，证实了双级时效工艺的有效性。

图2：展示了不同时效状态下ZKJ400合金的力学性能与导热性能的综合对比。 图2a为典型工程应力-应变曲线及汇总的性能数据，DA-175展现出最优的强度组合：屈服强度（TYS）148 MPa、抗拉强度（UTS）269 MPa，延伸率保持良好；DA-200的TYS为135 MPa、UTS为267 MPa、EL为18.7%。与SA-200相比，DA处理的合金强度显著提升，延伸率基本保持不变。图2b为应变硬化率（θ）随净流变应力（σ-σ₀.₂）的变化曲线，在弹塑性转变阶段，DA-175的θ最高，DA-200次之，DA-150最低，归因于高密度析出相有效钉扎基面<a>滑移。图2c和2d分别展示了TC和热扩散系数，DA-175均表现最优（TC=141.2 W·m⁻¹·K⁻¹），DA-200（~136 W·m⁻¹·K⁻¹）和DA-150也优于SA-200（133.0 W·m⁻¹·K⁻¹），证实了双级时效对TC的积极提升作用。综合来看，DA-175同时实现了TC和强度的显著增强。

图3：展示了不同时效状态下ZKJ400合金的XRD物相分析及晶格畸变程度比较。 图3a的XRD全谱显示，除α-Mg基体外，还存在残余的Mg₇Zn₃和Mg₁₇Sr₂共晶相，这些是T4处理后未能完全溶解的残留相。图3b为α-Mg（10-11）衍射峰的局部放大图，虚线标记了纯Mg的标准峰位（2θ=36.614°）。所有时效态合金的衍射峰相对于纯Mg均发生右移，表明晶面间距减小（即晶格收缩），晶格畸变程度越大则峰位偏移越显著。通过Jade精修计算c/a比值：SA-200为1.6224，DA-200为1.6233，DA-175为1.6236，DA-150为1.6214，与纯Mg（1.624）相比，晶格畸变程度排序为DA-150 > SA-200 > DA-200 > DA-175。DA-175的c/a最接近纯Mg，表明其晶格畸变最小，这与其最高的TC（141.2 W·m⁻¹·K⁻¹）完全吻合，验证了溶质析出对减少晶格畸变、提升导热的关键作用。

图4：通过TEM详细表征了不同时效状态下ZKJ400合金中析出相的形貌、分布与结构。 图4a、4d、4g、4j的STEM-HAADF图像分别对应SA-200、DA-200、DA-175和DA-150合金，显示大量棒状析出相均匀分布于基体中，其长轴平行于α-Mg的c轴，为典型的亚稳β₁′（MgZn₂）相特征。图4b、4e、4h、4k的EDS面扫及高倍STEM图像确认了这些析出相富集Zn元素，DA-175中的析出相数量密度最高、尺寸最细小。图4c、4f、4i、4l的HRTEM图像及对应的FFT衍射花样（图4c1、4f1、4i1、4l1）进一步确认了析出相为MgZn₂结构。对比SA-200与DA-200，双级时效显著增加了析出相的体积分数并细化了尺寸；随着时效温度从200°C降至175°C，析出相数量密度进一步增加、尺寸进一步细化；但当温度降至150°C时，虽然热力学驱动力增大，但原子扩散受抑制，导致析出相数量密度反而下降。DA-175实现了析出相数量密度和细化的最优组合，这与该状态最高的TYS和TC完全对应。

图5：总结了ZKJ400合金的力学-导热性能对比及析出调控的物理机制。 图5a展示了Zn合金化程度与TC的关系，DA-175的TC（~141 W·m⁻¹·K⁻¹）已与含~1 wt.% Zn的合金相当，表明通过时效优化，该含4 wt.% Zn的ZKJ400合金成功突破了高合金化与低TC的固有矛盾，即高Zn含量带来的强化效果并未以牺牲TC为代价。图5b将本工作合金的UTS和TC与文献中其他铸造Mg合金进行对比，DA-175和DA-200的综合性能处于领域前沿水平，超越了传统铸造Mg合金的强度-TC协同极限。图5c为析出调控强韧化与导热的物理机制示意图：DA工艺结合优化的时效温度促进了最大程度的溶质原子转变为细小弥散的析出相，棒状β₁′析出相平行于Mg基体c轴排列，有效钉扎位错以增强强度（Orowan强化），同时基体中溶质原子的消耗大幅降低了晶格畸变和载流子散射，从而同时提升了导热性能。该示意图清晰阐明了“一箭双雕”的析出调控策略——析出相本身对强度贡献远大于对TC的损害，而其析出过程对基体的“净化”则显著利好TC。