稀土镁合金的研究现状

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稀土镁合金的研发及应用现状

稀土镁合金的研发及应用现状

四、未来发展趋势
1、新材料研发:随着科技的发展,未来将会有更多新型的稀土镁合金问世。 通过改进合金成分和制备工艺,进一步提高稀土镁合金的性能,满足不同领域的 需求。
2、环保与可持续发展:在环保和可持续发展的背景下,研发环保型的稀土 镁合金及其回收再利用技术将成为未来的重要方向。这将有助于减少对环境的负 面影响,并促进稀土资源的可持续利用。
三、稀土镁合金的应用现状
1、航空航天领域:由于稀土镁合金具有优良的轻量化和抗腐蚀性能,因此 在航空航天领域的应用尤为广泛。例如,飞机机身、起落架、发动机部件等都使 用了稀土镁合金。
2、汽车领域:汽车工业是稀土镁合金的重要应用领域。镁合金可以大幅度 减轻车身重量,提高燃油效率,降低碳排放。在汽车零部件如发动机罩、车门、 座椅骨架等方面都有广泛应用。
英美青春剧往往以校园生活为背景,年轻人的成长、友情和爱情。情节通常 围绕主角们的学校生活、家庭关系以及情感经历展开。这些剧集往往给观众留下 深刻的印象,其主要特点如下:
1、情节曲折:英美青春剧的情节设置往往更加曲折,人物关系也更为复杂。 主角们通常会经历一系列的挫折和磨难,例如与朋友之间的矛盾、考试失败、失 恋等。这些情节让观众感同身受,也使得剧情更具吸引力。
通常采用化学合成、物理沉积、热解等方法制备稀土发光材料。而在应用领 域方面,稀土发光材料已广泛应用于显示、照明、医疗等多个领域。
应用进展
1、显示技术:稀土发光材料在显示技术领域的应用进展主要体现在发展新 型的稀土发光显示器。目前,基于稀土发光材料的显示器具有高亮度、高对比度、 宽色域等优点,已成为新一代显示技术的重要发展方向。
3、跨领域合作:未来稀土镁合金的发展将需要多学科交叉合作,包括材料 科学、工程学、物理学、化学等。通过跨领域合作,可以促进稀土镁合金技术的 创新和进步,进一步拓宽其应用领域。

稀土镁合金的研究现状及应用

稀土镁合金的研究现状及应用

稀土镁合金的研究现状及应用杨素媛,张丽娟,张堡垒(北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081)摘 要:镁合金具有质轻、高比强度、高比刚度等优异性能。

但其强度不高,高温性能较差,为了改善其性能,在熔炼过程中加入稀土制成具有高强、耐热、耐蚀等性能的稀土镁合金,大大增加了材料的抗拉强度、延展性及抗蠕变性能,从而使镁合金在航空航天、汽车工业及电子通讯行业得到了广泛应用。

总结了稀土对镁合金的净化和阻燃作用,分析了稀土元素对合金组织和性能的影响,综述了稀土耐热镁合金、稀土高强镁合金、稀土阻燃镁合金的研究现状,并简述了稀土镁合金的应用及发展前景。

关键词:稀土镁合金;组织;力学性能;应用中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1004 0277(2008)04 0081 06镁及镁合金是目前最轻的结构金属材料,具有高的比强度和比刚度,很好的抗磁性,高的电负性和导热性,良好的消震性和切削加工性能。

但是镁合金的强度不高,特别是高温性能较差,大大限制了其应用。

所以提高镁合金的室温强度和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题[1,2]。

大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在 15%范围内,在镁中有较大固溶度,具有良好的固溶强化、沉淀强化作用;可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等;稀土元素原子扩散能力差,对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用;稀土元素还有很好的时效强化作用,可以析出非常稳定的弥散相粒子,从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。

因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金,使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能,将有效地拓展镁合金的应用领域。

1 稀土在镁合金中的作用1 1 稀土对镁合金熔体的净化作用稀土对镁合金熔体有很好的净化作用,具有除氢净化及除氧化夹杂物的作用。

在熔炼过程中,由于镁的化学性质非常活泼,易与水气发生反应使镁合金具有较强的析氢倾向。

稀土在镁合金中作用的研究现状

稀土在镁合金中作用的研究现状

稀土在镁合金中作用的研究现状作者:杜一鸣来源:《经营管理者·下旬刊》2016年第10期摘要:稀土元素在镁合金中具有阻燃、净化熔体等作用,能有效改善合金的铸造性能:可细化显微组织、形成准晶相、抑制形变织构,提高镁合金的室温及高温强度和塑韧性等力学性能;并改变镁合金表面腐蚀层结构、控制阴极相数量和分布以及影响电化学过程,从而改善镁合金的耐腐蚀性能。

总结了利用稀土元素改善镁合金组织性能的研究现状,并对稀土钱合金的发展前景进行了展望。

关键词:稀土镁合金组织性能现状一、镁合金概述镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点,在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场,特别是在全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下,镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥,镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。

面临国际镁金属材料的高速发展,我国作为镁资源生产和出口大国,对镁合金开展深入研究和应用前期开发工作意义重大。

然而普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的瓶颈问题。

大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15%范围内,在镁中有较大固溶度,具有良好的固溶强化、沉淀强化作用;可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等;稀土元素原子扩散能力差,对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用;稀土元素还有很好的时效强化作用,可以析出非常稳定的弥散相粒子,从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。

因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金,使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能,将有效地拓展镁合金的应用领域。

二、稀土的作用1.熔体净化,保护。

稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用,达到除气精炼、净化熔体的效果。

镁合金在熔炼过程中极易氧化燃烧,工业生产镁合金一般采用熔剂覆盖或气体保护法熔炼,但都存在不少缺点,如果能够提高镁合金熔体自身的起燃温度则有可能实现镁合金大气下直接熔炼,这对镁合金的进一步推广应用意义重大。

镁合金研究现状及发展趋势

镁合金研究现状及发展趋势

镁合金研究现状及发展趋势镁合金是一种具有很高应用潜力的轻金属材料,具有低密度、高比强度、良好的机械性能以及优异的导热性能等特点,广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

本文将对镁合金研究现状及发展趋势进行分析。

镁合金的研究现状主要表现在以下几个方面:首先,镁合金的合金化研究得到了广泛关注。

镁合金的低强度和低塑性是其在一些领域应用受限的主要原因,因此对镁合金进行合金化改性成为研究的重点。

通过添加合适的合金元素,如锌、铝、锆等,可以有效提高镁合金的强度和塑性,提高其综合性能。

其次,镁合金的热处理研究逐渐深入。

热处理是改变镁合金微观组织和提高其力学性能的重要方法。

目前,研究者们对镁合金的时效处理、固溶处理、稳定化处理等进行了广泛研究,并通过优化热处理工艺,提高了镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能。

此外,镁合金的表面处理研究也受到了广泛关注。

镁合金的表面活性、氧化倾向性和易腐蚀性是其应用受限的主要障碍。

目前,研究者们通过电化学氧化、化学镀、溶液渗硅等方法,改善了镁合金的表面性能,并提高了其耐腐蚀性、耐磨损性以及附着力等性能。

镁合金的发展趋势主要有以下几个方面:首先,镁合金的含量逐渐增加。

由于镁合金的低密度和良好的机械性能,具有很高的轻量化潜力,因此将镁合金应用于航空、汽车等领域,可以有效减轻重量,提高能源利用效率。

其次,镁合金的合金化方法将更加多样化。

目前的镁合金大多采用铸造方法制备,但铸造合金化有一定的局限性,不能满足特殊应用的需求。

因此,未来的研究重点将更加注重新型合金制备方法,如粉末冶金、堆积成形、等离子体喷涂等。

此外,镁合金的结构设计将更加系统化。

随着对镁合金研究的深入,研究者们发现材料的微观组织和结构对其性能具有重要影响。

因此,在今后的研究中,将更加注重镁合金的晶粒尺寸、晶界结构和取向等方面的设计和控制,以进一步提高材料的性能。

综上所述,镁合金的研究现状正朝着合金化、热处理和表面处理等方向深入发展,未来的发展趋势将更加注重轻量化、多样化的合金化方法以及系统化的结构设计。

铸造稀土镁合金的研究综述

铸造稀土镁合金的研究综述

铸造稀土镁合金的研究综述镁合金作为最轻的金属结构材料,具有密度小、铸造性能好比强度和比刚度高、可回收性强等一系列优点,在航空航天、汽车、电子通信等领域得到广泛应用[1]。

在实际应用中,由于镁合金塑性加工困难,镁合金产品主要以压铸为主[2]。

然而与铸造铝合金相比,常规铸造镁合金的力学性能及耐热性能偏低,从而限制了其进一步应用,通过在铸造镁合金中添加稀土可以显著提高合金的力学性能及耐热性能[3],进一步扩大其应用范围。

1.铸造稀土镁合金的研究现状常用的铸造稀土镁合金可分为Mg-Al-RE系,Mg-Zn-RE系,Mg-RE系合金3类。

近些年来,主要采用合金化方法来研究铸造稀土镁合金中的微观组织及其对力学性能的影响。

1.1Mg-Al-RE系Mg-Al系合金是常用铸造镁合金。

在Mg-Al系合金中,主要的强化相为低熔点Mg17Al12相。

当使用温度高于120℃时,Mg17Al12相会软化,且晶界附近富Al的过饱和固溶体会发生β-Mg17Al12相的非连续析出,最终导致合金抗蠕变性能的迅速降低。

因此,可以通过改变Mg17Al12相的结构和增添新的热强相来提高合金的力学性能及耐热性能。

由于RE与Al之间可形成热稳定性高的金属间化合物,并充分抑制Mg17Al12相的形成,因此,Mg-Al-RE合金具有较高的室温、高温力学性能和抗蠕变性能。

CUI X P等[4]研究了Pr对压铸AZ91合金组织与力学性能的影响,发现加入0.4%的Pr后,合金中出现了细小的针状Al11Pr3相和少量的Al6Mn6Pr相。

随着Pr的增加,Al6Mn6Pr相增加并随之粗化,Al6Mn6Pr相数量急剧增加。

AZ91-0.8Pr合金具有较优异的力学性能,其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为228MPa、137MPa和6.8%。

Y对AZ91-Sb铸造合金的高温力学性能的影响。

发现在AZ91-0.5Sb合金中加入0.6%的Y后,会有较好的常温和高温力学性能,在150℃时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为191MPa、111MPa和13%。

2023年稀土镁合金行业市场前景分析

2023年稀土镁合金行业市场前景分析

2023年稀土镁合金行业市场前景分析稀土镁合金是一种新型的结构材料,具有轻、强、耐腐蚀等优点,在国防工业、航空航天、汽车工业等领域有广泛的应用前景。

以下分析稀土镁合金行业市场前景。

一、行业背景分析稀土镁合金是一种以镁为基础金属的合金,其中加入了少量稀土元素,主要用于轻量化材料的制造。

近年来,随着节能减排的要求日益提高,稀土镁合金逐渐成为一种重要的替代物。

同时,稀土镁合金也因其优异的性能,在各个领域得到了广泛的应用,如航空航天工业、汽车工业、石油化工等。

二、市场规模分析稀土镁合金市场规模由于是一种新兴材料,目前规模相对较小。

但随着相关领域的不断开发和应用,稀土镁合金的市场规模也在迅速增长。

据相关调研数据显示,稀土镁合金市场规模预计在未来几年内将会达到数十亿的规模。

三、市场应用前景分析1. 航空和航天工业稀土镁合金具有重量轻、强度高、耐热性能等优势,因此受到了航空和航天工业的广泛关注。

在航空航天工业中,稀土镁合金主要用于制造飞机、火箭等发动机零部件,能够大幅度降低发动机重量,提高能源利用效率,使航空航天器飞行的升力更强、油耗更低。

2. 汽车工业随着国家对汽车工业的要求不断提高,节能减排成为了一个重要的方向。

稀土镁合金因其轻量化、强度高、耐腐蚀等特性,使其成为了汽车工业中的重要材料。

在汽车工业中,稀土镁合金主要用于制造发动机、变速器、制动系统等零部件,能够大幅度降低汽车自重,提高能耗效率,降低环境污染。

3. 其他领域稀土镁合金由于其优异的性能,也在其他领域得到了广泛的应用,如石油化工、电子、仪表等。

例如,在石油化工领域,稀土镁合金主要用于制造管道、储罐等设备,能够提高设备耐腐蚀性能,减少设备故障。

四、技术创新分析技术创新是推动稀土镁合金市场发展的重要因素。

在国内,稀土镁合金技术研发相对落后,但随着国家对材料技术的不断引导和政策扶持,稀土镁合金技术研发和创新也在逐渐加快。

例如,国内多家科研机构正在研究和开发新的稀土镁合金材料,力求提高其性能,推动其在各行业应用的广泛化。

2024年稀土镁合金市场发展现状

2024年稀土镁合金市场发展现状

2024年稀土镁合金市场发展现状简介稀土镁合金是由稀土和镁两种元素组成的合金材料。

稀土元素的加入可以显著改变镁合金的性能,使其具有良好的强度、耐腐蚀性能和耐磨性能,因此在许多领域都有广泛的应用。

本文将对稀土镁合金市场的发展现状进行分析。

行业概述稀土镁合金在汽车、航天、航空、电子等众多领域有着广泛的应用。

随着现代工业的发展和对轻量化材料需求的增加,稀土镁合金市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势。

市场规模稀土镁合金市场在过去几年里保持稳步增长。

根据市场调研数据,2019年全球稀土镁合金市场规模达到X亿美元,并预计未来几年内会保持较高的增长速度。

稀土镁合金的需求主要来自汽车制造业、航空和航天业以及电子行业。

市场应用汽车行业稀土镁合金在汽车行业中的应用十分广泛。

由于其具有轻量化、高强度和良好的耐腐蚀性能,稀土镁合金可以用于制造汽车结构件、发动机零部件、车轮等。

此外,稀土镁合金还被用于制造电池壳体和电控系统,以支持新能源汽车的发展。

航空和航天业高强度、低密度是稀土镁合金在航空和航天领域的主要应用优势。

稀土镁合金可以用于制造航空发动机叶片、飞机座椅框架、导弹结构件等。

这些应用可以大大减轻飞行器的重量,提高综合性能。

电子行业稀土镁合金在电子行业中主要应用于制造手机壳体、笔记本电脑外壳和其他电子产品外壳。

稀土镁合金具有较高的强度和优良的导热性能,可以对电子产品进行有效的散热,提高产品的稳定性和使用寿命。

市场前景稀土镁合金市场的前景广阔。

随着节能减排和轻量化的需求增加,稀土镁合金作为一种新型材料有着广泛的应用前景。

特别是在汽车、航空和航天等领域,稀土镁合金的应用潜力巨大。

未来几年内,稀土镁合金市场将继续保持较高的增长速度。

结论综上所述,稀土镁合金市场在全球范围内呈现出快速增长的趋势。

其在汽车、航空和航天、电子等领域的应用越来越广泛。

随着现代工业的发展和轻量化材料需求的增加,稀土镁合金市场有着广阔的前景。

稀土镁合金组织和性能研究

稀土镁合金组织和性能研究

稀土元素和合适的热处理工艺可以有效地控制晶粒大小、分布情况以及界面 形态,从而实现材料性能的优化。
总之,对稀土镁合金的组织、性能及半固态组织演变规律的深入了解,将有 助于我们更好地掌握材料制备和使用的关键因素,为未来镁合金材料的发展和应 用奠定基础。
镁合金作为一种轻质、高强度的材料,日益受到科研和工业界的。尤其是生 物医用镁合金,由于其良好的生物相容性和腐蚀降解性,成为了研究热点。本次 演示对新型生物镁合金MgZnCaZrNdY的组织、力学性能和腐蚀行为进行了深入研 究。
组织结构
稀土镁合金的组织结构主要包括位错、孪晶和滑移等现象。在镁合金中,位 错是指晶体中一部分相对于另一部分发生位移的缺陷,其数量和分布对材料的力 学性能有重要影响。孪晶是指晶体中两个或多个晶格区域沿着一定的镜面对称排 列,
以提高晶体的整体自由能。滑移则是晶体中原子在切应力作用下沿着滑移面 发生相对位移的现象。
增加位错密度,从而改善稀土镁合金的强度和硬度;时效处理可以析出强化 相,提高基体的硬化程度和耐磨性能;形变强化可以通过冷加工增加位错密度, 提高稀土镁合金的强度和硬度。然而,热处理工艺的不当控制可能会导致稀土镁 合金出现裂纹、晶粒
粗大等问题,因此需要精确控制热处理工艺参数。
针对存在的问题提出解决办法和 改进建议
二、英美文化青春剧与英美青春 剧的差异
英美文化青春剧与英美青春剧的差异主要体现在以下几个方面:
1、文化背景:英美文化青春剧更加注重文化背景的呈现。剧集往往会通过 细节展现出英国或美国的特定文化元素,如风俗习惯、历史传统等。而英美青
春剧则较少文化背景,更加强调年轻人的普遍性问题。
2、价值观:英美文化青春剧通常会呈现不同的价值观和信仰体系。
2、人物个性鲜明:英美青春剧的主角们通常具有鲜明的个性特征,例如自 信、独立、善良、勇敢等。这些人物的性格特点使得剧情更加丰富多彩,也更容 易引起观众的共鸣。
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稀土镁合金的研究现状摘要:镁合金是目前最轻的结构金属材料,稀土的加入对改善其组织和提高耐腐蚀性,特别是高温性能具有重要作用。

本文介绍了稀土镁合金的研究现状以及压铸和快速成型稀土镁合金。

关键词:稀土镁合金;压铸;快速成型Abstract :Magnesium alloys are the most light structure metal materials ,the rare earth to improve their organization and improve corrosion resistance, especially high temperature performance has an important role,Study situation of Rare-earth Magnesium Alloys were introduced in the paper and pressure casting and rapid prototyping the rare earth magnesium alloys were introduced.Key words: Rare-earth Magnesium Alloys; Pressure Casting; Rapid Prototyping 镁合金是最轻的工程结构材料,具有密度小、比强度和比刚度高、导热导电性好、阻尼减震性能高、电磁屏蔽性好、良好的铸造性能、易于加工成型、废料容易回收等一系列优点,因此,目前被广泛应用于汽车、电子、航空航天等诸多领域,具有极为广阔的应用前景。

稀土元素由于具有独特的核外电子排布,表现出独特的性质,对0、S和其他非金属元素有较强的亲和力,在冶金过程中可以净化合金熔体、改善合金组织、提高合金室温力学性能、增强合金耐腐蚀性能等。

近年来,根据对材料的性能要求而研制开发了一系列含稀土的高强、耐热、抗蠕变、阻燃等镁合金,稀土作为主要的合金元素或微合金化元素在镁合金研究领域发挥愈来愈重要的作用[1]。

1稀土在镁中的性质1.1 稀土镁合金与氢和氧的相互作用由于镁与氧极易发生反应,因此镁合金在熔炼和浇注过程中易氧化燃烧。

镁与氧反应生成的表面MgO膜,致密度系数αMg<1,疏松多孔,不能有效阻止氧穿透该氧化膜;且MgO的导热系数小,不利于热量的扩散,会加剧镁的氧化和燃烧。

稀土元素加入镁合金后,与氧发生反应或与MgO中氧发生置换反应生成稀土氧化物RE203,该稀土氧化物的致密度系数a>1,能够有效阻止氧穿透氧化膜与镁发生反应。

在镁合金中,已知Mg-Be,Mg-Ca,Mg-Ce-La合金系的氧化速度都比纯镁小,稀土对改善镁合金熔体的氧化性质有益。

氢在镁中有较大的溶解度,比其在铝中高1~2个数量级,在液态镁中,随温度升高,压力增大,氢的溶解度也增大。

氢的主要来源是潮湿的气氛,在熔炼过程中与空气中的水反应:Mg(l)+H2O(g) →MgO(s)+2[H]氢和镁不形成化合物,在镁中呈间隙式固溶体存在,含氢量过高会使镁合金出现显微气孔。

稀土对除去镁合金中的氢有明显作用。

在加入稀土后,稀土与氢反应生成REH2相;[RE]+2[H] →REH2同时,稀土与MgO发生反应:2 [RE]+3MgO →RE2O3+ 3Mg此反应有较强的驱动力,因此可生成稀土氢化物和氧化物而达到合金溶液除氢的效果。

特别对于含锆的镁合金,由于[H]与Zr生成稳定的化合物ZrH2,使锆在镁合金中溶解度减小,增大了锆的损失。

因此添加稀土对镁合金除氢具有十分重要的意义。

1.2 稀土与镁合金熔剂的相互作用镁合金熔炼时通常采用熔剂覆盖与精炼,熔剂使用不当会引起夹杂,影响合金性能。

镁合金熔剂的主要成分包含MgCl2,KCl,BaCl2,CaCl2,CaF2等。

通常,其主要成分为MgCl2,而它会与稀土发生反应:[RE]+3 MgCl2→2RECl3+3Mg从而减少了合金溶液中稀土的含量,因此在含稀土的镁合金中要使用少含或不含MgCl2的熔剂。

目前已经有人开发出新的适于熔炼含稀土的镁合金的熔剂。

此外,也可采用惰性气体对稀土镁合金进行精炼,而不采用氯气。

因为稀土比镁有更大的氯化倾向,氯气使稀土的损耗增大,易形成夹杂,使铸件产生气孔、疏松等缺陷。

2稀土镁合金的开发从20世纪40年代,就开始了对稀土镁合金的研究。

Haughton和Prytherch等最早报道的Mg-Ce合金,能提高镁合金的高温抗拉强度;1947年,Sauer-ward发现Zr的晶粒细化作用,从而开发了EK型(Mg-RE-Zr)镁合金;在Mg-Zn合金系中,加入稀土元素开发出ZE型ZE41(Mg -1.75RE-4.5Zn-1Zr)和ZE23 (Mg 3.5RE-3.0Zn- 1Zr)镁合金,使合金具备了较好的室温、高温综合性能;1959年,Payne等发现银的加入明显改善Mg-RE 合金的时效硬化效应,据此开发了QE22,QE21及EQ21等合金;1979年,Drits等开发了一系列耐热高强WE型镁合金。

后来将钐、钇、钆、钕等稀土元素加入镁合金,又开发出了一些新型镁合金。

稀土镁合金按其用途主要分为以下几种。

2.1 高强稀土镁合金混合稀土,尤其是轻稀土,是较早发现对镁合金具有较好强化效应的元素。

而且人们发现,加入单一的稀土元素比加入混合稀土更容易理解稀土元素在镁中的强化作用。

在ZM6合金的基础上通过纯钕元素代替富钕混合稀土。

调整合金元素含量范围以及添加微量合金元素等手段开发了Mg-2.5Nd-0.2Zn-0.5Zr-X合金(JDM-1),该合金的综合性能远远超过ZM6合金和EZ33A合金[2],而且无需氢化处理。

黄伯杰等[3]通过调整EZ系合金的合金元素及成分,开发了含钕低锌的高强Mg-2.5Nd-0.2Zn-0.4Zr铸造镁合金。

该合金经过T6处理后力学性能达到最佳,该合金同时具有比ZK和ZE系更优良的铸造性能和焊接性能,其热裂倾向仅相当于AZ91合金。

稀土元素Y和Gd的良好的时效强化作用是近年来的重要发现之一丁文江等人研究了Mg-Gd-Y-Zr-Ca系合金,此合金展示了良好的室温、高温力学以及抗蠕变性能。

无论是铸造成型还是热挤压变形,该合金均具有非常显著的时效强化效果。

近年来除了对Y 和Gd强化效果进行研究外,对其他重稀土和轻稀土与重稀土的搭配,例如含Sm、Dy、Sc的实验镁合金的研究也逐步成为研究热点[4]。

2.2 耐热稀土镁合金耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一。

当温度升高时,它的强度和抗蠕变性能大幅度下降,使它难以作为关键零件(如发动机零件)材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。

目前世界各国含稀土铸造镁合金已占牌号总数的50%以上,稀土镁合金中稀土金属的质量分数一般在 2.5%-3%。

其主要机制是稀土元素使晶界和相界扩散渗透性减少,使相界的凝聚作用减慢,且第二相在整个持续时间内始终是位错运动的有效障碍,稀土元素可减少金属表面氧化物缺陷;加入稀土元素后(如Ce),能在晶界生成高熔点化合物(如Mg12Ce)对晶粒起钉扎作用,从而提高合金的高温强度和蠕变强度,且稀土含量增加,合金蠕变速率降低;在镁基体中稀土元素具有较大的固溶度,且随温度的下降,固溶度也降低,满足与Mg形成时效型合金的必要条件。

大多数镁稀土合金形成共晶反应,并且由于晶间热稳定性高的化合物存在,使Mg-RE合金具有良好的蠕变性能,在200℃~250℃时仍具有良好的抗蠕变性能。

到目前为止,稀土元素如Y、Sc、Gd在耐热镁合金中的作用研究已取得突破性进展,开发的稀土耐热镁合金主要有Mg-A1-RE 系,如AE41,AE42,AE21;Mg-RE-Zr系,如EK30A,EK41;Mg-RE-Zn系,如EZ33A;Mg-RE-Ag系,如QE22A;Mg-Y-RE系,如WE54,WE43;Mg-Nd-Zn-Zr系[5]。

近年来,北京航空材料研究所也开发出含稀土元素(如Y、Sc等)量较多的ZM6、ZM10以及Mg-Sc- Mn和Mg-Y-Nd-Zr等系列抗蠕变合金,由于镁与稀土金属形成的耐热相在工作温度附近,晶粒内形成适当排列的亚显微沉淀,从而提高蠕变强度;其中ZM3合金在200℃的蠕变性能比前苏联MJI7的提高了1.5倍,实现了产品材料替代[6]。

混合稀土金属用作热强镁合金的主要合金元素,稀土Y的作用特别受到重视,以Y为主加元素而研制出的能在300℃下长期工作的ZM9,以及用Nd作为主要合金元素的ZM6。

ZM6合金不但具有较高室温力学性能,还具有良好的高温瞬时力学性能和蠕变性能,可在室温作为高强合金使用,也能在250℃下长期使用。

此外,Mg-Th-Zr和Mg-Y-Zn-Zr系含稀土镁合金也具有良好的耐高温性能,但熔炼工艺复杂且还具有放射性,目前应用受到一定限制[7]。

国内卢志文[8]等对进行了探讨,在分析可能提高抗蠕变性能的镁合金系的基础上,认为以稀土元素为主要添加元素,且稀土元素最好是以多元加入,进一步开发四元或超四元合金,目前比较理想的合金系是Mg-Mn-Gd-Sc、Mg-Mn-Y-Sc和Mg-Mn-Y-Gd-Sc等。

抗蠕变镁合金的主要合金系Mg-Y、Mg-Sc和Mg-Gd等。

2.3 耐蚀镁合金镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决:一是严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ni等杂质元素的含量;二是对镁合金进行表面处理。

根据不同的耐蚀性要求,可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。

例如,经化学镀的镁合金,其耐蚀性超过了不锈钢。

近年来,段汉桥等[9]在AZ91中加入稀土元素后,发现其在NaCl溶液中耐蚀性显著提高,并分析其作用机理,认为稀土元素改变了合金腐蚀层结构,强化阴极相控制,以及改变其结晶品格的参数,从而使合金具有优良的高温抗氧化性能。

还有研究表明,在镁合金采用熔剂精炼过程中常常引入氯化物,氯化物会污染镁合金液,破坏合金表面的保护膜,形成微电池效应并造成坑蚀,增大合金表面的腐蚀速率,同时加剧吸气。

因此镁合金液中降低Cl元素将其限制在一定范围内有助于减慢镁合金的腐蚀。

清华大学郑伟超等[10]人针对AZ91合金试验后,认为添加质量分数为0.05%的混合稀土可降低AZ91D合金Cl元素含量至l0 级,添加稀土能将Cl元素限制在较低水平,从而提高镁合金的抗腐蚀作用。

3稀土镁合金的压铸压铸是镁合金最主要和最广泛的成型工艺。

随着我国的汽车、电子、通信等行业的迅速发展,镁合金压铸件的应用前景广泛。

压力铸造是一种高效率的少、无切削加工方法,材料的利用率高达90%以上,而且可以获得形状复杂、尺寸精确、粗糙度低的薄壁零件。

压铸过程的数值模拟是根据压铸型计算机辅助设计系统设计出的压铸型及浇注系统,通过数值模拟,在计算机上进行虚拟压铸,观察压铸的生产过程,了解压铸合金液在充型和凝固过程中发生的现象,为型腔、浇注系统和排溢系统设计提供更科学的依据。

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