一、什么是稀土鎂合金

稀土(tu)鎂(mei)合金泛(fan)指含有稀土(tu)元素(su)的鎂(mei)合金。

大部分稀土元(yuan)素(su)與(yu)鎂的原(yuan)子尺(chi)寸半徑相差在±15%范圍內，在鎂中有較大固溶(rong)度，具有良好的固溶(rong)強(qiang)化(hua)、沉淀強(qiang)化(hua)作用；可以(yi)有效地改善(shan)合金組織和微觀(guan)結構、提高合金室(shi)溫及高溫力學性(xing)能、增(zeng)強(qiang)合金耐(nai)蝕性(xing)和耐(nai)熱性(xing)等(deng)。

在鎂(mei)合(he)金領(ling)域(yu)開發出一系列含稀土的鎂(mei)合(he)金，使它們具有(you)高強、耐熱、耐蝕等性能，將有(you)效(xiao)地拓展鎂(mei)合(he)金的應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀(xi)土(tu)鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)和普(pu)通鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)相比，主要是(shi)添(tian)加(jia)了稀(xi)土(tu)元素，充分(fen)(fen)利用(yong)(yong)稀(xi)土(tu)元素獨(du)特的(de)物理和化學性(xing)質，進(jin)一步提高(gao)和改善鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)綜(zong)合(he)(he)性(xing)能，特別(bie)是(shi)耐高(gao)溫、高(gao)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)優良性(xing)能得(de)到充分(fen)(fen)發揮，以滿足汽車工業、通訊(xun)電子業、航空(kong)航天等領域(yu)對高(gao)品質高(gao)性(xing)能鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)需求(qiu)，擴大鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)應(ying)用(yong)(yong)范圍(wei)。稀(xi)土(tu)在鎂合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中的(de)作用(yong)(yong)主要有：

1、熔體凈化

稀土元素在鎂合(he)金熔(rong)體(ti)中具(ju)有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的(de)作用, 達到除氣(qi)精(jing)煉、凈化(hua)熔(rong)體(ti)的(de)效果。

2、熔體保護

鎂合(he)金(jin)在(zai)熔(rong)煉(lian)過(guo)程中極(ji)易氧化燃(ran)燒(shao)，工(gong)業生產鎂合(he)金(jin)一(yi)般采用(yong)熔(rong)劑(ji)覆蓋或氣體(ti)(ti)保護法熔(rong)煉(lian)，但都(dou)存在(zai)不少缺(que)點，如果(guo)能夠(gou)提高鎂合(he)金(jin)熔(rong)體(ti)(ti)自(zi)身的(de)起(qi)(qi)燃(ran)溫度(du)則(ze)有可能實現鎂合(he)金(jin)大(da)氣下直接(jie)熔(rong)煉(lian)，這對鎂合(he)金(jin)的(de)進一(yi)步推廣應用(yong)意義(yi)重大(da)。稀土是(shi)鎂合(he)金(jin)熔(rong)體(ti)(ti)的(de)表(biao)(biao)面(mian)活性元素，能夠(gou)在(zai)熔(rong)體(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)形成致(zhi)密的(de)復合(he)氧化物膜(mo)，有效阻止熔(rong)體(ti)(ti)和大(da)氣的(de)接(jie)觸，大(da)大(da)提高鎂合(he)金(jin)熔(rong)體(ti)(ti)起(qi)(qi)燃(ran)溫度(du)。

3、細晶強化

稀(xi)土(tu)元素在(zai)固液界面前沿富集引起(qi)成分過冷(leng)，過冷(leng)區形(xing)成新的(de)(de)形(xing)核帶而(er)形(xing)成細(xi)等軸晶(jing)，此外稀(xi)土(tu)的(de)(de)富集使(shi)其起(qi)到阻礙(ai)α-Mg晶(jing)粒長大的(de)(de)作用(yong)，進一(yi)步促進了晶(jing)粒的(de)(de)細(xi)化(hua)。根據Hall2Petch公式，合金的(de)(de)強(qiang)度隨晶(jing)粒尺寸的(de)(de)細(xi)化(hua)而(er)增(zeng)加(jia)，并(bing)且相對體心(xin)立(li)方和面心(xin)立(li)方晶(jing)體而(er)言，晶(jing)粒尺寸對密排六方金屬強(qiang)度影響更(geng)大，因(yin)此鎂(mei)合金晶(jing)粒細(xi)化(hua)產生(sheng)的(de)(de)強(qiang)化(hua)效果(guo)極為(wei)顯著。

4、固溶強化

大部分稀(xi)土元(yuan)素在鎂中具(ju)有較高的固(gu)溶度，當稀(xi)土元(yuan)素固(gu)溶于鎂基(ji)體(ti)時(shi)，由于稀(xi)土元(yuan)素與鎂的原子(zi)半徑和彈性模量(liang)的差異，使(shi)鎂基(ji)體(ti)產(chan)生(sheng)點陣畸變(bian)。由此產(chan)生(sheng)的應力將阻(zu)礙位錯運(yun)動(dong)，從而使(shi)鎂基(ji)體(ti)得到(dao)強(qiang)化。稀(xi)土元(yuan)素固(gu)溶強(qiang)化的作用主要是減慢原子(zi)擴(kuo)散速率，阻(zu)礙位錯運(yun)動(dong)，從而強(qiang)化基(ji)體(ti)，提高合金的強(qiang)度和高溫蠕變(bian)性能(neng)。

5、彌散強化

稀土與鎂或其他合(he)金(jin)化元素在(zai)合(he)金(jin)凝(ning)固過程中形成(cheng)穩定的金(jin)屬間化合(he)物(wu)，這些含(han)稀土的金(jin)屬間化合(he)物(wu)一般具有高熔點(dian)、高熱穩定性(xing)等特點(dian)，它們呈細小化合(he)物(wu)粒子彌(mi)散分布于晶界(jie)和晶內，在(zai)高溫(wen)下可以釘(ding)扎晶界(jie)，抑(yi)制(zhi)晶界(jie)滑(hua)移(yi)，同時阻礙位錯運動，強化合(he)金(jin)基(ji)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(gou)(gou)材料產業體系完整，可(ke)實現自(zi)產自(zi)銷(xiao)。高(gao)性能稀土鎂輕質(zhi)結構(gou)(gou)合(he)金(jin)材料未來的市場需求主要集中在以下幾個方面：

1、高性(xing)能(neng)鎂稀土母合金、稀土鎂合金短流程低成本制備技術開(kai)發及推廣應用。

2、面(mian)向應用的新型高性能稀土鎂合金(jin)材(cai)料開發。

3、先進加工成型技術及配(pei)套裝備研發。

4、完善稀(xi)土綠(lv)色冶煉分離技術，加快推廣應用(yong)。

5、面向材料生命周期的系統研究，建立“產(chan)學(xue)研用(yong)”協同發展平臺。

6、加(jia)快(kuai)高性能稀土鎂輕質結構材料(liao)應用速度(du)，盡(jin)快(kuai)實現軍用領域向民用領域轉化，逐漸擴大(da)市場規(gui)模，到2035年將替(ti)代普通鎂合金(jin)材料(liao)的比(bi)例達到30%。