一、什么是稀土鎂合金

稀土(tu)鎂合(he)金泛指含有稀土(tu)元素的(de)鎂合(he)金。

大部(bu)分稀土元(yuan)素與鎂(mei)的原子尺寸(cun)半(ban)徑(jing)相差在(zai)±15%范圍內，在(zai)鎂(mei)中(zhong)有較大固(gu)溶度，具有良好的固(gu)溶強(qiang)化(hua)、沉淀強(qiang)化(hua)作用；可以有效地改善(shan)合(he)金(jin)組織和微觀結構、提高(gao)合(he)金(jin)室溫(wen)及(ji)高(gao)溫(wen)力學(xue)性(xing)能、增強(qiang)合(he)金(jin)耐蝕性(xing)和耐熱性(xing)等。

在(zai)鎂合金(jin)(jin)領域(yu)開(kai)發出一(yi)系列含稀土的鎂合金(jin)(jin)，使它們具有高強、耐熱(re)、耐蝕等性能(neng)，將(jiang)有效(xiao)地拓展鎂合金(jin)(jin)的應用領域(yu)。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀(xi)土鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)和(he)普通(tong)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)相比，主要(yao)是添加了稀(xi)土元素(su)，充(chong)分(fen)利用(yong)稀(xi)土元素(su)獨(du)特的(de)物理和(he)化學性(xing)質，進一步提高和(he)改善鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)綜(zong)合(he)(he)性(xing)能，特別是耐(nai)高溫、高強度鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)開發，使(shi)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)優(you)良(liang)性(xing)能得到充(chong)分(fen)發揮，以滿足汽車工(gong)業、通(tong)訊電子業、航空航天(tian)等領(ling)域對(dui)高品質高性(xing)能鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)需求，擴大鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)應用(yong)范(fan)圍。稀(xi)土在(zai)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中的(de)作用(yong)主要(yao)有：

1、熔體凈化

稀土元素(su)在鎂(mei)合金熔體(ti)中(zhong)具有除(chu)(chu)(chu)氫、除(chu)(chu)(chu)氧、除(chu)(chu)(chu)硫(liu)、除(chu)(chu)(chu)鐵(tie)、除(chu)(chu)(chu)夾雜(za)物的作用, 達到除(chu)(chu)(chu)氣精煉、凈化熔體(ti)的效果。

2、熔體保護

鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)在熔(rong)(rong)煉過程中極易氧化(hua)燃燒，工業生(sheng)產(chan)鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)一(yi)般(ban)采(cai)用熔(rong)(rong)劑(ji)覆(fu)蓋或氣體(ti)(ti)(ti)保護法熔(rong)(rong)煉，但都存在不(bu)少缺(que)點，如果能(neng)(neng)夠提高(gao)鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)自(zi)身的起燃溫(wen)度(du)則有可能(neng)(neng)實現鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)大(da)氣下直接熔(rong)(rong)煉，這對鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的進一(yi)步推廣應用意義(yi)重(zhong)大(da)。稀土是鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)的表面活性(xing)元(yuan)素，能(neng)(neng)夠在熔(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)表面形成致(zhi)密的復合(he)(he)(he)氧化(hua)物(wu)膜，有效阻止(zhi)熔(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)和大(da)氣的接觸(chu)，大(da)大(da)提高(gao)鎂(mei)(mei)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)(rong)體(ti)(ti)(ti)起燃溫(wen)度(du)。

3、細晶強化

稀(xi)土元素(su)在固液界面(mian)前沿富(fu)集(ji)引起(qi)成(cheng)分過冷(leng)，過冷(leng)區形(xing)(xing)(xing)成(cheng)新的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)核帶而(er)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)細(xi)等(deng)軸晶(jing)，此(ci)外稀(xi)土的(de)(de)富(fu)集(ji)使其起(qi)到阻礙α-Mg晶(jing)粒(li)長大的(de)(de)作用，進一步促進了晶(jing)粒(li)的(de)(de)細(xi)化。根(gen)據(ju)Hall2Petch公式，合金的(de)(de)強度隨(sui)晶(jing)粒(li)尺寸(cun)的(de)(de)細(xi)化而(er)增加，并且相對體(ti)心立方和面(mian)心立方晶(jing)體(ti)而(er)言，晶(jing)粒(li)尺寸(cun)對密排六方金屬強度影響(xiang)更大，因此(ci)鎂合金晶(jing)粒(li)細(xi)化產生的(de)(de)強化效(xiao)果極為顯著。

4、固溶強化

大部分稀土(tu)元(yuan)素(su)在鎂中具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)固(gu)溶度(du)(du)，當稀土(tu)元(yuan)素(su)固(gu)溶于鎂基(ji)(ji)體(ti)時(shi)，由于稀土(tu)元(yuan)素(su)與鎂的(de)(de)(de)(de)原子(zi)半(ban)徑和彈性模(mo)量的(de)(de)(de)(de)差異，使鎂基(ji)(ji)體(ti)產生(sheng)點陣畸變。由此(ci)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)應力將(jiang)阻礙(ai)位(wei)錯(cuo)(cuo)運動(dong)，從(cong)而使鎂基(ji)(ji)體(ti)得到強(qiang)化。稀土(tu)元(yuan)素(su)固(gu)溶強(qiang)化的(de)(de)(de)(de)作用主要是減慢原子(zi)擴散速率，阻礙(ai)位(wei)錯(cuo)(cuo)運動(dong)，從(cong)而強(qiang)化基(ji)(ji)體(ti)，提高(gao)(gao)合金的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)和高(gao)(gao)溫蠕變性能。

5、彌散強化

稀土(tu)與鎂或其他合(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)元素(su)在合(he)金(jin)(jin)凝固過程中形(xing)成穩定的金(jin)(jin)屬(shu)間化(hua)(hua)合(he)物(wu)，這(zhe)些(xie)含(han)稀土(tu)的金(jin)(jin)屬(shu)間化(hua)(hua)合(he)物(wu)一(yi)般具有(you)高熔(rong)點、高熱穩定性等特點，它(ta)們(men)呈細小(xiao)化(hua)(hua)合(he)物(wu)粒(li)子彌散分布(bu)于(yu)晶(jing)界和晶(jing)內(nei)，在高溫(wen)下可以(yi)釘扎晶(jing)界，抑制晶(jing)界滑(hua)移(yi)，同時阻礙位錯運動，強(qiang)化(hua)(hua)合(he)金(jin)(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(zhi)結構材料產(chan)業體系完整(zheng)，可實(shi)現自產(chan)自銷(xiao)。高(gao)性能稀土鎂輕質(zhi)結構合金(jin)材料未來的市場需求主要(yao)集(ji)中在以(yi)下(xia)幾個方面：

1、高性(xing)能(neng)鎂稀(xi)土母合金、稀(xi)土鎂合金短(duan)流程低成(cheng)本(ben)制備(bei)技術開發及推廣應用。

2、面向應用的新型高性能稀土鎂合金材料開(kai)發。

3、先進加工成型技術及配(pei)套裝(zhuang)備(bei)研(yan)發。

4、完善(shan)稀土(tu)綠色(se)冶煉分離技術(shu)，加快推廣應(ying)用。

5、面向(xiang)材料(liao)生命(ming)周期的系統研究，建立“產學研用”協同發展平臺。

6、加快高性能稀土鎂輕質結構材料應用(yong)速度，盡(jin)快實現軍用(yong)領(ling)域(yu)向民用(yong)領(ling)域(yu)轉化，逐漸擴大(da)市場規模，到(dao)2035年(nian)將替代普通鎂合金材料的比例達到(dao)30%。