一、什么是稀土鎂合金

稀土鎂合金泛指含有稀土元素的鎂合金。

大部分稀土元素與鎂的原子尺寸半徑相差在±15%范圍內(nèi)，在鎂中有較大固溶度，具有良好的固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化作用；可以有效地改善合金組織和微觀結(jié)構(gòu)、提高合金室溫及高溫力學(xué)性能、增強(qiáng)合金耐蝕性和耐熱性等。

在鎂合金領(lǐng)域開發(fā)出一系列含稀土的鎂合金，使它們具有高強(qiáng)、耐熱、耐蝕等性能，將有效地拓展鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

二、稀土鎂合金的作用是什么

稀土鎂合金和普通鎂合金相比，主要是添加了稀土元素，充分利用稀土元素獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步提高和改善鎂合金的綜合性能，特別是耐高溫、高強(qiáng)度鎂合金的開發(fā)，使鎂合金的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮，以滿足汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)高性能鎂合金的需求，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍。稀土在鎂合金中的作用主要有：

1、熔體凈化

稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用, 達(dá)到除氣精煉、凈化熔體的效果。

2、熔體保護(hù)

鎂合金在熔煉過程中極易氧化燃燒，工業(yè)生產(chǎn)鎂合金一般采用熔劑覆蓋或氣體保護(hù)法熔煉，但都存在不少缺點(diǎn)，如果能夠提高鎂合金熔體自身的起燃溫度則有可能實(shí)現(xiàn)鎂合金大氣下直接熔煉，這對(duì)鎂合金的進(jìn)一步推廣應(yīng)用意義重大。稀土是鎂合金熔體的表面活性元素，能夠在熔體表面形成致密的復(fù)合氧化物膜，有效阻止熔體和大氣的接觸，大大提高鎂合金熔體起燃溫度。

3、細(xì)晶強(qiáng)化

稀土元素在固液界面前沿富集引起成分過冷，過冷區(qū)形成新的形核帶而形成細(xì)等軸晶，此外稀土的富集使其起到阻礙α-Mg晶粒長(zhǎng)大的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒的細(xì)化。根據(jù)Hall2Petch公式，合金的強(qiáng)度隨晶粒尺寸的細(xì)化而增加，并且相對(duì)體心立方和面心立方晶體而言，晶粒尺寸對(duì)密排六方金屬?gòu)?qiáng)度影響更大，因此鎂合金晶粒細(xì)化產(chǎn)生的強(qiáng)化效果極為顯著。

4、固溶強(qiáng)化

大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度，當(dāng)稀土元素固溶于鎂基體時(shí)，由于稀土元素與鎂的原子半徑和彈性模量的差異，使鎂基體產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變。由此產(chǎn)生的應(yīng)力將阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使鎂基體得到強(qiáng)化。稀土元素固溶強(qiáng)化的作用主要是減慢原子擴(kuò)散速率，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而強(qiáng)化基體，提高合金的強(qiáng)度和高溫蠕變性能。

5、彌散強(qiáng)化

稀土與鎂或其他合金化元素在合金凝固過程中形成穩(wěn)定的金屬間化合物，這些含稀土的金屬間化合物一般具有高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，它們呈細(xì)小化合物粒子彌散分布于晶界和晶內(nèi)，在高溫下可以釘扎晶界，抑制晶界滑移，同時(shí)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化合金基體。

三、稀土鎂合金的應(yīng)用前景怎么樣

相較于普通鎂合金材料，高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料在添加稀土后，具有強(qiáng)度高、韌性好、耐熱耐蝕等顯著優(yōu)勢(shì)，解決了制約鎂合金材料廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題，是推進(jìn)我國(guó)航空、航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域輕量化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。我國(guó)鎂、稀土資源豐富，合金成型及加工技術(shù)成熟，市場(chǎng)應(yīng)用空間大，稀土鎂合金輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)體系完整，可實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)自銷。高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)合金材料未來的市場(chǎng)需求主要集中在以下幾個(gè)方面：

1、高性能鎂稀土母合金、稀土鎂合金短流程低成本制備技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用。

2、面向應(yīng)用的新型高性能稀土鎂合金材料開發(fā)。

3、先進(jìn)加工成型技術(shù)及配套裝備研發(fā)。

4、完善稀土綠色冶煉分離技術(shù)，加快推廣應(yīng)用。

5、面向材料生命周期的系統(tǒng)研究，建立“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同發(fā)展平臺(tái)。

6、加快高性能稀土鎂輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用速度，盡快實(shí)現(xiàn)軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化，逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)規(guī)模，到2035年將替代普通鎂合金材料的比例達(dá)到30%。