稀土元素对镁合金组织结构与性能影响的研究进展_胡文鑫.pdf

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1、第35卷第5期稀土Vol.35，No.52014年10月ChineseＲareEarthsOctober2014*稀土元素对镁合金组织结构与性能影响的研究进展1，21，21，21，2胡文鑫，杨正华，陈国华，曹永存(1．包头稀土研究院，内蒙古包头014030;2．稀土冶金及功能材料国家工程研究中心，内蒙古包头014030)摘要:稀土镁合金具有高强韧性、耐腐蚀和优异的抗蠕变性能等特性，在汽车、电子、航空航天等领域具有广阔的应用前景。针对稀土元素在镁合金中的行为以及稀土镁合金的制备方法进行概述，对重稀土镁合金、轻稀土镁合金、LPSO结构稀土镁合

2、金的研发现状及应用情况予以分析说明。总结了稀土镁合金研发过程中所存在的诸多问题，并对稀土镁合金的发展前景进行简述。关键词:镁合金;稀土镁合金;制备工艺;研发进展中图分类号:TG146．22文献标识码:A文章编号:1004-0277(2014)05-0089-07镁合金因其具有密度小、高比强度、比刚度以及依旧会在熔炼过程引入少量的氧元素，进而形成导优秀的易回收利用等优于传统金属材料的特性，目热系数较小且易破裂的氧化镁膜，导致合金液出现前在航空航天、军工特种材料及交通电子等领域有燃烧。将稀土元素加入镁合金之后，稀土元素将形［1～5］着广阔的应

3、用空间。作为被誉为“21世纪的绿成致密的稀土氧化物膜，阻止氧化镁膜的形成，实现［10］色工程材料”的镁合金目前却普遍存在合金强度不对镁合金熔体的保护。该保护特性在合金熔炼高(尤其是高温性能较差)、耐蚀性及耐热性不佳等制备难度较高(如WE43合金)的过程中尤为重要。［6，7］问题，对镁合金的广泛应用带来了极大的障碍。稀土元素在保护合金熔体不易氧化的同时，还稀土元素作为目前镁合金中的主要合金元素，可以对镁合金中的熔炼缺陷进行消除。图1为可以通过其扩散能力提高镁合金的重结晶温度，通AM60B合金在加入1%ＲE前后的合金金相组织图过其很好的时效作

4、用以及析出对合金性能具有显著片，从图中可以看出，在AM60B合金中加入稀土元影响的弥散相，提高镁合金的抗蠕变性能及耐高温素后，可以显著消除在AM60B合金中的黑色缺陷强度，稀土元素对镁合金的性能改进是其他元素所(主要成分为MgO)，显著减少合金中的氧化物夹杂［8，9］无法替代的。我国镁和稀土资源极为丰富，稀等缺陷，提高合金品质。此外，稀土元素还可以对镁土镁合金可在解决镁合金的性能缺陷的同时突显我合金熔体中的氧、氢、铁和硫等杂质进行去除，达到国的资源优势，为镁合金应用领域的拓展起到推动对合金的净化作用。作用。1．2稀土元素对镁合金结构组织的

5、影响镁合金中稀土元素的加入可以加剧合金二次枝1稀土元素在镁合金中的行为晶的形成，减小枝晶间距，使晶粒内部组织得到有效1．1稀土元素对镁合金熔体的保护及净化作用的细化作用，从而实现对合金性能的强化效果。目前镁合金的熔炼保护方法主要以熔剂覆盖保图2为AM60B合金在加入1%ＲE前后的SEM护和SF6气体保护为主，但无论是哪一种保护方式，测试结果对比。从图中可以看出，1%的稀土元素加*收稿日期:2014-05-23作者简介:胡文鑫(1984-)，男，内蒙古锡林浩特人，博士，研究方向:稀土镁合金的制备研发与应用。90稀土第35卷图1AM60B合金

6、添加1%ＲE前后合金金相对比Fig．1MetallographicstructuresofAM60BalloywithandwithoutＲE入AM60B合金后，可以显著细化合金晶粒。在未加低高温下的固溶－析出效应，在一定程度上对晶界［11，12］入稀土时，AM60B合金中的铸态组织为(α-Mg基起到钉扎的效果，对晶界滑动起到阻碍作用，体、Al8Mn5相及(β-Mg17Al12相;当稀土元素加入合强化合金基体;同时富铝稀土相具有较高的熔点及金后，稀土元素与合金中的铝元素形成针状的合金在(α-Mg基体中较低的扩散速率，因此，稀土的加入强化相

7、Al11ＲE3及Al10ＲE2Mn7，相应减少粗大(β-可以显著改善镁合金的内部组织，提高合金的高温Mg17Al12相的数量。富铝稀土相的出现可以显著降性能及强度。a:未加ＲE;b:1%ＲE图2AM60B合金添加1%ＲE前后SEM对比Fig．2SEMofAM60BalloywithandwithoutＲE1．3稀土元素对镁合金综合性能的改进的屈服强度与晶粒尺寸呈反比关系，晶粒尺寸的减镁合金中引入稀土元素，可以显著改善镁合金小可提高合金的屈服强度，并且针对镁合金的密排的力学性能、抗疲劳性能、耐摩擦磨损性能以及耐腐六方金属结构具有比相对面心立

8、方和体心立方晶体蚀性能等等。稀土元素的添加可以去除镁合金熔体更为显著的影响效果。利用稀土元素的细晶强化作中的杂质元素以及氧化性熔渣;改变镁合金的微观用，可以同时改善镁合金的韧性与塑性，是稀土元