一、什么是稀土鎂合金

稀(xi)土(tu)鎂(mei)合(he)金(jin)泛指含有(you)稀(xi)土(tu)元素的鎂(mei)合(he)金(jin)。

大部分稀土(tu)元素與鎂的原(yuan)子尺寸(cun)半(ban)徑相差在±15%范圍內，在鎂中有較大固(gu)溶(rong)度(du)，具(ju)有良(liang)好的固(gu)溶(rong)強(qiang)化、沉淀(dian)強(qiang)化作用(yong)；可以有效地(di)改(gai)善(shan)合金(jin)組織和微觀(guan)結(jie)構(gou)、提(ti)高合金(jin)室溫(wen)及高溫(wen)力學性(xing)能、增強(qiang)合金(jin)耐蝕性(xing)和耐熱性(xing)等(deng)。

在(zai)鎂(mei)合金領域開發出一(yi)系列含稀土的(de)鎂(mei)合金，使它們具有(you)高強、耐熱、耐蝕等性能，將有(you)效地拓展鎂(mei)合金的(de)應用領域。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀土鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)和(he)普通鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)相比，主要(yao)是添加了稀土元素，充(chong)分利用稀土元素獨特的(de)(de)物(wu)理和(he)化學(xue)性(xing)(xing)質，進一步提高(gao)和(he)改善鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)綜(zong)合(he)(he)(he)性(xing)(xing)能(neng)，特別是耐高(gao)溫、高(gao)強度(du)鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)開發，使鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)優良性(xing)(xing)能(neng)得(de)到充(chong)分發揮(hui)，以滿足(zu)汽車工業(ye)、通訊電(dian)子業(ye)、航空航天等(deng)領域對(dui)高(gao)品質高(gao)性(xing)(xing)能(neng)鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)需求，擴大鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)應用范(fan)圍。稀土在鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)中的(de)(de)作用主要(yao)有：

1、熔體凈化

稀土元素在鎂合金熔體中(zhong)具有除(chu)(chu)氫(qing)、除(chu)(chu)氧(yang)、除(chu)(chu)硫、除(chu)(chu)鐵、除(chu)(chu)夾(jia)雜(za)物的作(zuo)用, 達到除(chu)(chu)氣精煉(lian)、凈化熔體的效果。

2、熔體保護

鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)在熔煉過程中極易(yi)氧化燃(ran)燒，工業生產鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)一般采用熔劑覆蓋或氣(qi)體保護(hu)法熔煉，但都(dou)存在不少缺點(dian)，如(ru)果能夠(gou)提高鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)熔體自身(shen)的起燃(ran)溫度則有可能實現鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)大(da)(da)氣(qi)下直接熔煉，這(zhe)對(dui)鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的進(jin)一步推廣(guang)應用意義重大(da)(da)。稀土(tu)是鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)熔體的表面活性元素，能夠(gou)在熔體表面形成致(zhi)密的復合(he)氧化物膜，有效阻止熔體和大(da)(da)氣(qi)的接觸，大(da)(da)大(da)(da)提高鎂(mei)合(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)熔體起燃(ran)溫度。

3、細晶強化

稀土元素在固液界面前沿富集引起(qi)成(cheng)分過冷(leng)，過冷(leng)區(qu)形成(cheng)新的(de)形核帶而形成(cheng)細(xi)等軸晶(jing)，此外稀土的(de)富集使其起(qi)到(dao)阻(zu)礙α-Mg晶(jing)粒長大的(de)作用，進(jin)(jin)一(yi)步促進(jin)(jin)了晶(jing)粒的(de)細(xi)化。根(gen)據Hall2Petch公式(shi)，合(he)(he)金的(de)強(qiang)度(du)隨晶(jing)粒尺寸的(de)細(xi)化而增加(jia)，并(bing)且相對體(ti)心立(li)方和面心立(li)方晶(jing)體(ti)而言(yan)，晶(jing)粒尺寸對密排六方金屬(shu)強(qiang)度(du)影響更(geng)大，因此鎂合(he)(he)金晶(jing)粒細(xi)化產生(sheng)的(de)強(qiang)化效果極(ji)為顯著。

4、固溶強化

大部分(fen)稀土(tu)元(yuan)素在鎂(mei)中具有較高(gao)的(de)(de)固溶(rong)度(du)，當稀土(tu)元(yuan)素固溶(rong)于鎂(mei)基(ji)(ji)體時，由于稀土(tu)元(yuan)素與鎂(mei)的(de)(de)原子半(ban)徑和彈性(xing)模量的(de)(de)差異，使鎂(mei)基(ji)(ji)體產生(sheng)點陣(zhen)畸變(bian)。由此產生(sheng)的(de)(de)應力將阻礙位錯(cuo)運(yun)動，從(cong)而(er)使鎂(mei)基(ji)(ji)體得到強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。稀土(tu)元(yuan)素固溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)的(de)(de)作用主要是減慢原子擴散(san)速率，阻礙位錯(cuo)運(yun)動，從(cong)而(er)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)基(ji)(ji)體，提高(gao)合金(jin)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)和高(gao)溫蠕變(bian)性(xing)能。

5、彌散強化

稀土與(yu)鎂或(huo)其他合(he)金(jin)化元(yuan)素(su)在合(he)金(jin)凝固過(guo)程中(zhong)形(xing)成穩定的(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)物，這些含稀土的(de)金(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)物一般具有高(gao)(gao)熔點(dian)、高(gao)(gao)熱穩定性等(deng)特(te)點(dian)，它們呈細小(xiao)化合(he)物粒子彌散分布(bu)于(yu)晶(jing)界和晶(jing)內，在高(gao)(gao)溫(wen)下可以釘扎晶(jing)界，抑制晶(jing)界滑移，同(tong)時阻礙位(wei)錯運(yun)動，強化合(he)金(jin)基體。

三、稀土鎂合金的應用前景怎么樣

相較于普通鎂合金材料，高性能稀土鎂輕質結構合金材料在添加稀土后，具有強度高、韌性好、耐熱耐蝕等顯著優勢，解決了制約鎂合金材料廣泛應用的關鍵問題，是推進我國航空、航天、汽車、軌道交通等領域輕量化發展的關鍵基礎材料。我國鎂、稀土資源豐富，合金成型及加工技術成熟，市場應用空間大，稀土鎂合金輕質結(jie)構(gou)材料(liao)產業體系完(wan)整，可實現自產自銷。高性能稀土鎂輕質結(jie)構(gou)合金材料(liao)未來的市場需求主要(yao)集中(zhong)在以下幾個方面(mian)：

1、高性能鎂(mei)(mei)稀(xi)土(tu)母合金、稀(xi)土(tu)鎂(mei)(mei)合金短流程低(di)成本(ben)制備(bei)技術開(kai)發及推廣應用。

2、面向(xiang)應(ying)用的新型高性能稀(xi)土鎂合(he)金(jin)材(cai)料(liao)開發。

3、先進加工成型技術(shu)及配套裝備研發(fa)。

4、完善稀(xi)土(tu)綠色冶煉分(fen)離(li)技術(shu)，加快推(tui)廣應用。

5、面向材(cai)料生命周期的系統研(yan)究，建立“產學研(yan)用”協(xie)同發展平臺。

6、加快高性能稀土鎂輕質結構材(cai)料應用速度，盡(jin)快實現(xian)軍用領域(yu)(yu)向(xiang)民用領域(yu)(yu)轉化，逐漸擴大市場規模(mo)，到(dao)2035年將替代普(pu)通鎂合金材(cai)料的比(bi)例達到(dao)30%。