一、什么是稀土鎂合金

稀土鎂(mei)合金(jin)泛指(zhi)含有稀土元素的鎂(mei)合金(jin)。

大部分稀土元素與鎂的(de)原(yuan)子尺寸半徑相差在±15%范圍內，在鎂中有(you)較大固(gu)溶(rong)度(du)，具有(you)良好的(de)固(gu)溶(rong)強(qiang)化(hua)、沉淀強(qiang)化(hua)作用；可以有(you)效(xiao)地改(gai)善合(he)金(jin)組(zu)織和微觀結構、提高合(he)金(jin)室溫(wen)及高溫(wen)力學性(xing)(xing)能、增強(qiang)合(he)金(jin)耐(nai)蝕性(xing)(xing)和耐(nai)熱性(xing)(xing)等。

在鎂合(he)金(jin)領(ling)域開發(fa)出(chu)一系(xi)列含稀土的鎂合(he)金(jin)，使它們具有(you)(you)高強、耐(nai)熱(re)、耐(nai)蝕(shi)等性(xing)能，將有(you)(you)效地拓展鎂合(he)金(jin)的應用領(ling)域。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀(xi)土(tu)鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金和(he)(he)普通鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金相比(bi)，主(zhu)要是(shi)(shi)添(tian)加了(le)稀(xi)土(tu)元(yuan)素，充分利用稀(xi)土(tu)元(yuan)素獨特的(de)物理和(he)(he)化學性(xing)質(zhi)，進(jin)一(yi)步提高(gao)和(he)(he)改(gai)善鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)綜合(he)性(xing)能，特別是(shi)(shi)耐高(gao)溫、高(gao)強度(du)鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)開發，使鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)優良(liang)性(xing)能得到充分發揮，以滿足汽車工(gong)業、通訊電(dian)子(zi)業、航空航天等領域對(dui)高(gao)品質(zhi)高(gao)性(xing)能鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)需(xu)求(qiu)，擴大鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金的(de)應用范(fan)圍。稀(xi)土(tu)在鎂(mei)(mei)(mei)合(he)金中的(de)作用主(zhu)要有：

1、熔體凈化

稀土元素(su)在(zai)鎂合(he)金熔體(ti)中(zhong)具有除(chu)(chu)氫、除(chu)(chu)氧、除(chu)(chu)硫、除(chu)(chu)鐵、除(chu)(chu)夾雜物的作用(yong), 達到除(chu)(chu)氣精(jing)煉(lian)、凈(jing)化熔體(ti)的效果。

2、熔體保護

鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)在(zai)熔(rong)煉(lian)過(guo)程(cheng)中極易氧化燃燒，工業生產鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)一般采(cai)用熔(rong)劑(ji)覆蓋或氣(qi)體(ti)保護法熔(rong)煉(lian)，但都存在(zai)不少缺點，如果能夠(gou)提(ti)(ti)高(gao)鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)體(ti)自身(shen)的(de)(de)起燃溫度則有(you)可(ke)能實現鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)大(da)(da)氣(qi)下直接(jie)熔(rong)煉(lian)，這(zhe)對鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)進一步推廣應(ying)用意義重大(da)(da)。稀土是鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)體(ti)的(de)(de)表(biao)面活性元素，能夠(gou)在(zai)熔(rong)體(ti)表(biao)面形成致密的(de)(de)復合(he)氧化物膜，有(you)效(xiao)阻(zu)止熔(rong)體(ti)和(he)大(da)(da)氣(qi)的(de)(de)接(jie)觸，大(da)(da)大(da)(da)提(ti)(ti)高(gao)鎂合(he)金(jin)(jin)(jin)熔(rong)體(ti)起燃溫度。

3、細晶強化

稀土(tu)(tu)元(yuan)素(su)在固液(ye)界(jie)面前沿富集(ji)引起成(cheng)分過冷，過冷區形成(cheng)新的(de)形核帶而(er)形成(cheng)細等(deng)軸晶(jing)(jing)，此(ci)外(wai)稀土(tu)(tu)的(de)富集(ji)使其起到(dao)阻(zu)礙α-Mg晶(jing)(jing)粒長(chang)大的(de)作用，進一(yi)步促進了晶(jing)(jing)粒的(de)細化。根據Hall2Petch公式，合(he)金的(de)強度(du)隨(sui)晶(jing)(jing)粒尺寸的(de)細化而(er)增(zeng)加，并(bing)且相對體心立(li)方和面心立(li)方晶(jing)(jing)體而(er)言，晶(jing)(jing)粒尺寸對密排六方金屬強度(du)影響更大，因(yin)此(ci)鎂(mei)合(he)金晶(jing)(jing)粒細化產生的(de)強化效(xiao)果(guo)極(ji)為顯著。

4、固溶強化

大(da)部分稀土(tu)(tu)元(yuan)素在鎂(mei)(mei)中具(ju)有較高的(de)(de)固(gu)溶度，當稀土(tu)(tu)元(yuan)素固(gu)溶于鎂(mei)(mei)基體(ti)時，由(you)于稀土(tu)(tu)元(yuan)素與鎂(mei)(mei)的(de)(de)原(yuan)子半徑和彈(dan)性模量的(de)(de)差異，使(shi)鎂(mei)(mei)基體(ti)產生點陣畸變(bian)。由(you)此產生的(de)(de)應力將(jiang)阻礙位錯運動，從(cong)而(er)(er)使(shi)鎂(mei)(mei)基體(ti)得(de)到強化。稀土(tu)(tu)元(yuan)素固(gu)溶強化的(de)(de)作用(yong)主要是減慢原(yuan)子擴散(san)速率，阻礙位錯運動，從(cong)而(er)(er)強化基體(ti)，提高合金(jin)的(de)(de)強度和高溫蠕變(bian)性能。

5、彌散強化

稀(xi)土與鎂(mei)或其(qi)他(ta)合(he)(he)金(jin)化元素在合(he)(he)金(jin)凝固過程中形成穩(wen)定(ding)的金(jin)屬(shu)間化合(he)(he)物(wu)，這些含稀(xi)土的金(jin)屬(shu)間化合(he)(he)物(wu)一(yi)般具有高(gao)熔點、高(gao)熱穩(wen)定(ding)性等特點，它們呈細小化合(he)(he)物(wu)粒子彌散分(fen)布于晶(jing)界和晶(jing)內，在高(gao)溫下可(ke)以釘扎晶(jing)界，抑制晶(jing)界滑(hua)移，同時(shi)阻礙位錯(cuo)運動(dong)，強化合(he)(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，稀土鎂合金輕質結構材(cai)料產業體系完(wan)整，可實現(xian)自(zi)產自(zi)銷。高性能稀土鎂輕質結構合金材(cai)料未來的(de)市場需求主要集中在以(yi)下幾個方(fang)面：

1、高(gao)性能鎂稀土母(mu)合金(jin)、稀土鎂合金(jin)短(duan)流程低成本制備技術(shu)開發(fa)及推廣應用。

2、面向應用的新型(xing)高性能稀土鎂合金(jin)材料開發。

3、先(xian)進加工成型技術及配套裝備研發。

4、完善(shan)稀土綠色冶煉(lian)分離技術，加快推(tui)廣(guang)應(ying)用。

5、面向材料生命周期的系統研(yan)(yan)究，建(jian)立“產學研(yan)(yan)用(yong)”協同發展平(ping)臺(tai)。

6、加快高性能稀(xi)土(tu)鎂(mei)輕質結構材料(liao)應(ying)用速(su)度，盡快實現軍用領域向民(min)用領域轉化，逐漸擴大市(shi)場(chang)規模，到(dao)2035年將替代普通(tong)鎂(mei)合金材料(liao)的比例達到(dao)30%。