一、什么是稀土鎂合金

稀(xi)土鎂合金泛指含有稀(xi)土元(yuan)素(su)的鎂合金。

大部(bu)分稀土(tu)元(yuan)素與鎂(mei)的(de)原子尺寸半徑相差在(zai)(zai)±15%范圍內，在(zai)(zai)鎂(mei)中有(you)(you)較大固溶度，具有(you)(you)良好的(de)固溶強(qiang)(qiang)化、沉淀(dian)強(qiang)(qiang)化作用(yong)；可以有(you)(you)效地改(gai)善合(he)金組(zu)織(zhi)和(he)微觀結構、提高合(he)金室溫及(ji)高溫力學(xue)性能、增(zeng)強(qiang)(qiang)合(he)金耐蝕性和(he)耐熱性等(deng)。

在鎂合金(jin)(jin)領域開發出一(yi)系列含稀土的(de)鎂合金(jin)(jin)，使它(ta)們具有(you)高強、耐(nai)熱、耐(nai)蝕等性(xing)能，將有(you)效地拓展鎂合金(jin)(jin)的(de)應用領域。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀(xi)(xi)土(tu)鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)和(he)普通(tong)(tong)鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)相比(bi)，主要(yao)是添加了稀(xi)(xi)土(tu)元素，充(chong)分利(li)用稀(xi)(xi)土(tu)元素獨特的(de)(de)物理和(he)化學性質，進一步提高(gao)和(he)改善鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)綜合(he)(he)性能，特別是耐高(gao)溫、高(gao)強度鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)開發，使鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)優良性能得到充(chong)分發揮，以滿(man)足(zu)汽車工業、通(tong)(tong)訊電(dian)子業、航空航天等(deng)領域對高(gao)品質高(gao)性能鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)需求，擴(kuo)大鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)應用范圍。稀(xi)(xi)土(tu)在鎂(mei)合(he)(he)金(jin)(jin)中的(de)(de)作用主要(yao)有(you)：

1、熔體凈化

稀土元素(su)在鎂合(he)金熔(rong)體中(zhong)具有除(chu)氫、除(chu)氧、除(chu)硫、除(chu)鐵、除(chu)夾(jia)雜物的作用, 達到除(chu)氣(qi)精煉、凈化(hua)熔(rong)體的效果(guo)。

2、熔體保護

鎂合(he)(he)金(jin)在(zai)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)煉過程中極易(yi)氧化燃(ran)燒，工業生產鎂合(he)(he)金(jin)一般采用熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)劑覆(fu)蓋或氣體保護(hu)法熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)煉，但都存(cun)在(zai)不少缺點，如果能(neng)(neng)夠提高鎂合(he)(he)金(jin)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)體自身的起燃(ran)溫(wen)度則有可能(neng)(neng)實現(xian)鎂合(he)(he)金(jin)大(da)氣下(xia)直接熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)煉，這對鎂合(he)(he)金(jin)的進一步推廣應(ying)用意義(yi)重大(da)。稀土是鎂合(he)(he)金(jin)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)體的表面(mian)活性元素，能(neng)(neng)夠在(zai)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)體表面(mian)形成致密的復合(he)(he)氧化物膜，有效阻止熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)體和大(da)氣的接觸，大(da)大(da)提高鎂合(he)(he)金(jin)熔(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)體起燃(ran)溫(wen)度。

3、細晶強化

稀土(tu)元(yuan)素在固液界面前沿富集(ji)引起成(cheng)分過冷，過冷區形(xing)成(cheng)新的(de)形(xing)核帶而(er)形(xing)成(cheng)細等軸(zhou)晶，此外稀土(tu)的(de)富集(ji)使其起到阻礙(ai)α-Mg晶粒(li)(li)長(chang)大的(de)作用，進(jin)(jin)一步(bu)促進(jin)(jin)了晶粒(li)(li)的(de)細化(hua)。根據Hall2Petch公式，合(he)金的(de)強度隨晶粒(li)(li)尺寸的(de)細化(hua)而(er)增加，并且相對體心立方和面心立方晶體而(er)言，晶粒(li)(li)尺寸對密排(pai)六(liu)方金屬(shu)強度影響更(geng)大，因(yin)此鎂合(he)金晶粒(li)(li)細化(hua)產生的(de)強化(hua)效果極為顯著。

4、固溶強化

大部分稀(xi)土(tu)元素(su)在鎂(mei)中(zhong)具有較高的(de)(de)固溶度，當稀(xi)土(tu)元素(su)固溶于(yu)(yu)鎂(mei)基(ji)體(ti)時，由于(yu)(yu)稀(xi)土(tu)元素(su)與鎂(mei)的(de)(de)原子半徑和彈性(xing)模(mo)量(liang)的(de)(de)差異，使(shi)鎂(mei)基(ji)體(ti)產(chan)生點陣畸變。由此(ci)產(chan)生的(de)(de)應力將阻(zu)礙位錯(cuo)運(yun)動(dong)，從而(er)使(shi)鎂(mei)基(ji)體(ti)得到(dao)強(qiang)化。稀(xi)土(tu)元素(su)固溶強(qiang)化的(de)(de)作(zuo)用主要是減慢原子擴散速率，阻(zu)礙位錯(cuo)運(yun)動(dong)，從而(er)強(qiang)化基(ji)體(ti)，提高合金的(de)(de)強(qiang)度和高溫蠕變性(xing)能。

5、彌散強化

稀土與鎂(mei)或其他合(he)金(jin)(jin)化(hua)元(yuan)素(su)在(zai)合(he)金(jin)(jin)凝固過程中形(xing)成穩定的(de)金(jin)(jin)屬間(jian)化(hua)合(he)物，這些(xie)含(han)稀土的(de)金(jin)(jin)屬間(jian)化(hua)合(he)物一(yi)般(ban)具(ju)有(you)高熔點(dian)、高熱穩定性等特(te)點(dian)，它(ta)們呈細(xi)小化(hua)合(he)物粒子彌散分布于晶(jing)(jing)界(jie)和(he)晶(jing)(jing)內，在(zai)高溫下可以釘扎晶(jing)(jing)界(jie)，抑制(zhi)晶(jing)(jing)界(jie)滑移，同時阻礙位錯運動，強化(hua)合(he)金(jin)(jin)基體(ti)。

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料產業體系完整，可實現自(zi)產自(zi)銷。高性能(neng)稀(xi)土鎂輕質結構合金材料未來的市場需求主要(yao)集中在以下(xia)幾(ji)個方面：

1、高性能鎂(mei)稀(xi)土母合金、稀(xi)土鎂(mei)合金短(duan)流程低成本制(zhi)備技(ji)術(shu)開發及(ji)推廣應用(yong)。

2、面(mian)向應(ying)用的新型高性能稀土(tu)鎂合金材料開(kai)發。

3、先(xian)進加工成型(xing)技術及配套裝備研發。

4、完善稀土綠色(se)冶煉分離技術，加(jia)快推廣應(ying)用。

5、面向材料生命周期的系統研(yan)究，建立(li)“產(chan)學研(yan)用”協同發展(zhan)平臺。

6、加快高性能稀(xi)土鎂(mei)輕質結構材料應用速(su)度(du)，盡快實現軍(jun)用領域向民用領域轉化，逐漸擴大(da)市場規模，到2035年(nian)將(jiang)替代普通鎂(mei)合金材料的比例達到30%。