稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1)

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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。

稀土对AZ91镁合金阻燃性和机械性能的影响

２００８年２７卷第６期
稀有金属快报３７
稀土对ＡＺ９１镁合金阻燃性和
机械性能的影响
王宝健，李洪
（江西理工大学，江西赣州３４１０００）
摘要：针对应用最广的镁铝锌锰系镁合金ＡＺ９１，探讨了Ｌａ的加入对其阻燃性和机械性能的影响。在自制覆盖
０ｍ
为在特定条件下反应的
Ｇｉｂｂｓ
自由能
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ｋＪ／ｍｏｌ；
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Ｔ为反应温
度，Ｋ。
在特定条件下氧化反应Ｇｉｂｂｓ自由能变小于０，
则能自发进行，且其绝对值越大反应越容易进行。
用式（２）所列的反应模型对大量金属进行计算。
但是镁及镁合金在熔炼过程中极易发生氧化反应和燃烧，产生气体吸附和氧化夹杂，导致合金质量下降，生产十分困难，甚至十分危险。目前国内外一般采用熔剂覆盖和气体保护法熔炼镁合金，但这些方法均不同程度地存在着铸件易产生熔剂夹杂、污染环境、设备复杂及生产成本高等缺点。普通镁合金零件在后续机加工时还得特别注意安全，
剂保护下，按照ＡＺ９１镁合金化学计量比备料，熔铸了３种不同稀土含量（０，０．２％，０．４％）的样品。对样品进行燃
点、硬度测定和金相观察。结果表明，富Ｌａ稀土不仅可有效地提高镁合金的燃点（在ＡＺ９１系镁合金中添加０．４％

稀土在镁合金中的主要作用与效果

稀土在镁合金中的主要作用与效果1、熔体净化作用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。

2、熔体保护作用镁合金在熔炼过程中极易氧化燃烧，目前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。

稀土是镁合金熔体的表面活性元素，能够在熔体表面形成致密的复合氧化物膜，有效阻止熔体和大气的接触，大大提高镁合金熔体起燃温度。

3、细晶强化作用稀土元素在固液界面前沿富集引起成分过冷，过冷区形成新的形核带而形成细等轴晶，此外稀土的富集使其起到阻碍α2Mg晶粒长大的作用，进一步促进了晶粒的细化。

根据Hall2Petch公式，合金的强度随晶粒尺寸的细化而增加，并且相对体心立方和面心立方晶体而言，晶粒尺寸对密排六方金属强度影响更大，因此镁合金晶粒细化产生的强化效果极为显著。

4、固溶强化作用大部分稀土元素在镁中具有较高的固溶度，稀土原子溶入镁基体中，增强原子间的结合力，使基体产生晶格畸变;稀土元素固溶强化的作用主要是减慢原子扩散速率，阻碍位错运动，从而强化基体，提高合金的强度和高温蠕变性能。

5、弥散强化作用稀土与镁或其他合金化元素在合金凝固过程中形成稳定的金属间化合物，这些含稀土的金属间化合物一般具有高熔点、高热稳定性等特点，它们呈细小化合物粒子弥散分布于晶界和晶内，在高温下可以钉扎晶界，抑制晶界滑移，同时阻碍位错运动，强化合金基体。

1.1.6 时效沉淀强化作用稀土元素在镁中所具有的较高固溶度随温度降低而降低，当处于高温下的单相固溶体快速冷却时，形成不稳定的过饱和固溶体，经过长时间的时效，则形成细小而弥散的析出沉淀相。

析出相与位错之间交互作用，提高合金的强度。

6、时效沉淀强化作用稀土元素在镁中所具有的较高固溶度随温度降低而降低，当处于高温下的单相固溶体快速冷却时，形成不稳定的过饱和固溶体，经过长时间的时效，则形成细小而弥散的析出沉淀相。

稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1)

稀土元素在镁合金中的作用及其应用(1).txt爱情是艺术，结婚是技术，离婚是算术。

这年头女孩们都在争做小“腰”精，谁还稀罕小“腹”婆呀？高职不如高薪，高薪不如高寿，高寿不如高兴。

稀土元素在镁合金中的作用及其应用..张景怀1, 2 , 唐定骧1 , 张洪杰1 , 王立民1 , 王.. 军1 , 孟.. 健1*( 1. 中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室, 吉林长春130022; 2. 中国科学院研究生院, 北京100039)摘要: 综述了稀土元素在镁合金中的主要作用和效果, 从冶金物理化学角度对稀土元素在镁合金中的作用行为进行了初步分析。

结合中国科学院长春应用化学研究所的初步研究成果介绍了含稀土镁合金Mg..Zn..RE, Mg..Al..RE, Mg..RE 等系列的性能及其应用, 展示了含稀土镁合金的优良综合性能, 特别是高强、高韧、耐热和抗蠕变性能、耐腐蚀性能, 稀土镁合金将成为研制高性能镁合金的重要方向。

关键词: 镁合金; 力学性能; 耐热性; 稀土中图分类号: TG146. 2; O614. 33.. .. 文献标识码: A.. .. 文章编号: 0258- 7076( 2008) 05- 0659- 09.. .. 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。

然而目前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[ 1~ 5] 。

稀土元素由于具有独特的核外电子结构, 作为一种重要的合金化元素, 在冶金、材料领域起着独特的作用, 例如净化合金熔体、细化合金组织、提高合金力学性能和耐腐蚀性能等。

镁合金及稀土镁合金浅析

进入21世纪，随着汽车工业、轨道交通、航空航天和电子产品工业的飞速发展，以及人们对高品质生活的追求，对环保型、轻量化、高性能材料的需求越来越高。

我们都知道：镁是地球上储量最丰富的元素之一，金属镁及镁合金也是目前在工程应用中最轻的金属结构材料。

镁合金具有高的比强度、比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性，被誉为“21 世纪绿色工程金属结构材料”。

因此，在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁合金材料，尤其是稀土镁合金对保持社会可持续发展具有重要的战略意义。

一、镁合金浅析 1.国内镁合金现状我国是镁资源最丰富的国家，可利用的镁资源占世界贮量的70%，是世界上原镁生产和出口量最大的国家，中国虽然是镁生产大国和出口大国，镁合金材料品种、质量应用及生产装备和环保安全等有了一定的进步，但从整体来看，我国镁及镁合金材料产业的发展水平与工业发达国家相比还有很大镁合金及稀土镁合金浅析文/冀丽安稀土信息·34·2020年第5期·35·Rare Earth Information的差距，特别是基础研究、新合金新材料的研制开发与应用、结构材料的铸造生产和塑性加工技术与装备等方面的工作还比较弱，处于起步阶段。

自2000年以来，我国对镁及镁合金行业的支持力度开始加大。

2001年，科技部正式启动“十五”科技攻关重大专项“镁合金应用开发及产业化”，这是我国在国家层面上首次针对镁材料研发开展的专项支持。

各种形式的产学研用合作联盟和项目得以推进。

国家镁合金材料工程技术研究中心、上海交大轻合金精密成型国家工程研究中心、中科院金属所等镁科研国家队陆续组建并实现实力和能力提升。

目前，中国已经成为全球最主要的镁合金加工产品的生产基地。

2 .国外镁合金现状国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段，并已达到产业化的工业规模。

高性能稀土镁合金研究与应用进展

高性能稀土镁合金研究与应用进展董天宇【摘要】随着近年来工业上节能减排对轻质镁合金的迫切需要,镁合金成为了材料领域内学者们的研究热点之一.由于稀土镁合金具有高强高韧性、耐腐蚀性和优良的抗蠕变性能等综合性能,在汽车工业、电子通讯、航空航天等领域得到了广泛的应用.总结了稀土元素在镁合金中的作用,综述了高性能稀土镁合金的研究进展和应用现状,主要介绍了高强稀土镁合金、耐蚀稀土镁合金、耐热稀土镁合金、阻燃稀土镁合金的研究进展,并简述了高性能稀土镁合金在工业上的应用状况.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2018(000)019【总页数】2页(P156-157)【关键词】稀土镁合金;应用;发展【作者】董天宇【作者单位】河北省特种设备监督检验研究院廊坊分院,河北廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】TG146.22镁作为最重要的轻金属元素之一，它的密度只有1.74g/cm3，大约是锌合金的1/3，铝合金的2/3，钢铁的1/4。

与其他金属结构材料相比，镁合金具有密度低，比强度、比刚度高，减震性能好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定，资源丰富，铸造性能、阻尼性能、切削加工性能好以及容易回收，对环境无污染等一系列优点，被誉为是“21世纪绿色环保工程材料”[1，2]。

因此镁合金的应用和发展也受到人们的广泛关注。

但是镁合金也有绝对强度低，高温下力学性能较差，室温变形加困难，易腐蚀等缺点[3，4]。

所以，发展高性能镁合金也成为了镁合金研究领域的重要课题。

稀土镁合金是近年来材料领域的研究热点之一。

大部分稀土元素在镁合金中的固溶度比较高，具有很强的固溶强化和析出强化作用，可以改善镁合金的高温力学性能和抗蠕变性能，同时有利于提高耐蚀性。

此外，稀土元素可以降低镁在液态和固态的氧化倾向，具有除氢脱氧等作用，使稀土镁合金具有良好的耐热性和耐蚀性[5]。

目前应用得比较广泛的稀土元素有La、Ce、Pr、Nd、Y、和Gd等，可以形成二元稀土镁合金，也可以添加非稀土元素组成三元或多元稀土镁合金体系。

《Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理研究》

《Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理研究》一、引言随着科技的不断进步，合金材料在众多领域中得到了广泛的应用。

Mg-Al系合金作为一种轻质高强的金属材料，其性能的优化和提升一直是材料科学研究的热点。

近年来，稀土元素的添加被证明能显著改善Mg-Al系合金的力学性能、耐腐蚀性等，但其作用机理尚未完全明确。

本文旨在探讨Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理，为进一步优化合金性能提供理论依据。

二、稀土元素在Mg-Al系合金中的存在形式稀土元素在Mg-Al系合金中的存在形式主要为固溶体和化合物。

固溶体状态下，稀土元素可以与基体元素形成固溶体，提高合金的固溶强化效果；而以化合物的形式存在时，稀土元素可以与合金中的其他元素形成稀土化合物，如稀土相、稀土氧化物等，这些化合物对合金的微观结构和性能具有重要影响。

三、稀土元素对Mg-Al系合金微观结构的影响1. 细化晶粒：稀土元素的添加可以有效细化Mg-Al系合金的晶粒，提高合金的力学性能。

这主要是由于稀土元素能够抑制晶粒长大，促进晶粒的形核和生长。

2. 改善界面结构：稀土元素可以与合金中的其他元素形成稳定的界面结构，提高界面的强度和稳定性。

这些界面结构可以有效地阻止裂纹的扩展，提高合金的耐腐蚀性。

3. 形成强化相：稀土元素可以与合金中的其他元素形成强化相，如稀土铝化物等。

这些强化相能够有效地提高合金的硬度、强度和韧性。

四、稀土元素对Mg-Al系合金性能的影响1. 力学性能：稀土元素的添加能够显著提高Mg-Al系合金的力学性能，如抗拉强度、屈服强度和延伸率等。

这主要是由于稀土元素能够细化晶粒、改善界面结构和形成强化相等因素共同作用的结果。

2. 耐腐蚀性：稀土元素的添加能够提高Mg-Al系合金的耐腐蚀性。

这主要是由于稀土元素能够形成稳定的氧化物层，保护基体不受腐蚀。

此外，稀土元素还能够改善合金的微观结构，提高合金的致密度和均匀性，从而增强其耐腐蚀性。

五、作用机理分析1. 固溶强化：稀土元素以固溶体的形式存在于基体中，通过固溶强化作用提高合金的性能。

稀土Sm在耐热镁合金中的应用

··镁合金是目前可应用的最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振性能优异、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、尺寸稳定性好、易回收等优点，在航空航天、汽车制造、家电仪表、电子通讯、生物医学等领域有着极其重要的应用价值和广阔的应用前景，被誉为“21世纪绿色工程材料”[1-8]。

但是，镁合金的耐热性能（高温强度和抗蠕变性能）较差，这是限制镁合金广泛应用的一个重要原因。

合金化是改善镁合金耐热性能最常用和最有效的方法之一[3，6]。

耐热镁合金中添加的合金元素，大致可分为三类：稀土元素（如Sc 、Y 等）、碱土元素（如Ca 、Sr 、Ba 等）和其他合金元素（如Al 、Zn 、Si 、Zr 等）。

关于它们在镁合金中应用的文献报道很多，但关于稀土元素Sm （钐）在耐热镁合金中的应用，国内外的文献报道却很少。

因此，以耐热镁合金为对象，在概述镁合金耐热性能及合金化设计依据的基础上，着重介绍通过加入Sm 进行合金化来提高镁合金耐热性能的相关研究进展，旨在为耐热镁合金的开发提供思路和依据。

1镁合金的耐热性能及合金化设计耐热性能主要是指材料在高温和外加载荷作用下抵抗蠕变及破坏的能力。

蠕变是金属在恒定应力下发生的缓慢而又连续的一种变形，是一个在高温条件下缓慢的塑性变形过程。

镁合金高温蠕变变形主要通过位错运动和晶界滑移两种方式进行。

与铝合金相比，镁合金更易于发生晶界滑移[6]。

因此，从合金晶体结构的强度观点出发，耐热镁合金的设计应从强化基体和强化晶界两个方面入手，而限制位错运动和阻止晶界滑移是关键[3，5-6，8]。

国际上耐热镁合金的研究始于20世纪中期，经过数十年的发展，耐热镁合金的设计理论逐渐完善，形成了以通过添加稀土、碱土、Si 以及其他元素进行合金化和形成热稳定性高的强化相来提高镁合金耐热性能的设计思想。

稀土被普遍认为是提高镁合金耐热性能最直接和最有效的合金元素。

其中，Sm 因用量少且作用显著而逐渐引起众多研究者的重视[9-10]。

新型稀土增强镁合金材料的研究进展与应用前景

新型稀土增强镁合金材料的研究进展与应用前景新型稀土增强镁合金材料的研究进展与应用前景稀土增强镁合金材料是一类新型的高性能材料，具有轻量化、高强度、高刚性和优良的可塑性等优点。

在近年来的研究中，稀土增强镁合金材料表现出了较好的性能，并逐渐在航空航天、汽车制造、电子设备等领域中得到了广泛的应用。

本文将对目前稀土增强镁合金材料的研究进展和应用前景进行探讨。

首先，稀土元素在镁合金中的添加可以显著改善其力学性能。

传统的镁合金材料在室温下的强度和塑性之间存在矛盾，即强度高的材料往往塑性较差。

而稀土元素的添加可以通过细化晶粒、固溶强化和位错与界面的相互作用等机制，有效提高镁合金材料的力学性能。

研究表明，添加稀土元素的镁合金材料在室温下的抗拉强度可达到200-300 MPa，屈服强度可达到100-200 MPa，延伸率可达到10-20%。

这些性能接近于一些传统的结构材料，使得稀土增强镁合金材料在航空航天、汽车制造等领域中具有广泛的应用前景。

其次，稀土增强镁合金材料的研究也取得了在高温环境下的突破。

传统的镁合金材料在高温下容易发生蠕变和组织退火，导致其力学性能的丧失。

而稀土元素在镁合金中的添加可以有效提高材料的高温强度和耐热稳定性。

研究表明，添加稀土元素的镁合金材料在高温环境下的抗拉强度可达到150-250 MPa，屈服强度可达到80-150 MPa。

此外，稀土元素的添加还可以改善镁合金材料的高温抗氧化性能和耐热稳定性，延长材料的使用寿命。

因此，稀土增强镁合金材料在高温环境下的应用前景也是非常广阔的。

然而，稀土增强镁合金材料仍然存在一些挑战和问题需要解决。

首先，稀土元素具有较高的成本和环境风险，其添加会增加材料的制备成本和环境污染。

因此，如何降低稀土材料的添加量或开发替代稀土元素的增强方法是一个亟待解决的问题。

其次，稀土元素的添加对材料的成形性能和可焊性也会产生一定的影响，进一步限制了稀土增强镁合金材料的广泛应用。

稀土镁合金

稀土镁合金在变速器壳体上的
应用
• 稀土镁合金在变速器壳体上的应用 • 变速器壳体：使用稀土镁合金制造变速器壳体，减轻变速器重量 • 变速器齿轮：使用稀土镁合金制造变速器齿轮，提高变速器性能 • 变速器轴承：使用稀土镁合金制造变速器轴承，提高变速器性能
05 稀土镁合金在其他工业领域的应用
稀土镁合金在电子工业中的应用
• 稀土镁合金在电子工业中的应用 • 电子产品外壳：使用稀土镁合金制造电子产品外壳，减轻产品重量 • 电子产品散热器：使用稀土镁合金制造电子产品散热器，提高散热性能 • 电子产品支架：使用稀土镁合金制造电子产品支架，提高产品结构稳定性
稀土镁合金在石油化工设备中
的应用
• 稀土镁合金在石油化工设备中的应用 • 石油化工设备管道：使用稀土镁合金制造石油化工设备管道，提高设备性能 • 石油化工设备泵体：使用稀土镁合金制造石油化工设备泵体，减轻设备重量 • 石油化工设备换热器：使用稀土镁合金制造石油化工设备换热器，提高设备性能
稀土镁合金的耐腐蚀性能与耐磨性能
稀土镁合金的耐腐蚀性能
• 优异的抗腐蚀性能：稀土元素的加入提高了镁合金的抗腐蚀性能 • 抗氧化性能：稀土元素的加入提高了镁合金的抗氧化性能 • 抗腐蚀疲劳性能：稀土元素的加入提高了镁合金的抗腐蚀疲劳性能
稀土镁合金的耐磨性能
• 良好的耐磨性能：稀土元素的加入提高了镁合金的耐磨性能 • 减摩性能：稀土元素的加入降低了镁合金的摩擦系数 • 抗磨损性能：稀土元素的加入提高了镁合金的抗磨损性能
稀土镁合金的力学性能与物理性能
稀土镁合金的力学性能
• 高强度：稀土元素的加入提高了镁合金的抗拉强度 • 高硬度：稀土元素的加入提高了镁合金的硬度 • 良好的韧性：稀土元素的加入提高了镁合金的抗冲击性能

稀土元素的添加对镁合金牺牲阳极的影响及其应用研究

稀土元素的添加对镁合金牺牲阳极的影响及其应用研究摘要：通过对AZ31型镁合金阳极掺杂合金元素，研制出自腐蚀速率低、电流效率高的镁合金阳极材料。

通过析氢速率、极化性能等指标探索出新型镁合金熔炼工艺曲线；采用单因素法和均匀分布法进行元素配比方案设计，通过极化曲线、交流阻抗谱、电流效率、自腐蚀速率等测试手段对新型阳极材料进行了检测，确定了最佳元素配比方案。

用新型阳极，在3.5%的NaCl溶液，对Q235碳进行了阴极保护试验研究，并对其自腐蚀程度及保护效果进行评价。

（1）镁合金熔炼工艺曲线：升温时间1h、恒温温度900℃、恒温时间3h、炉冷2h、空冷6h、回火温度200℃、回火时间0.5h。

（2）高效低耗镁合金阳极元素配比方案：Ca元素0.1%（wt%）、Cd元素0.3%、Y元素0.2%、Sn元素0.7%、In元素0.18%、Ga元素0.04%、Ce元素0.6%、Ti元素0.16%。

关键词：镁合金牺牲阳极；电流效率；自腐蚀速率；电化学测试第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义全世界每年由于材料腐蚀（主要是钢铁氧化）造成的损失约占全球GDP的3％，为地震、水灾、台风等灾害损失总和的6倍。

据美国国家统计局分析统计报告认为：只要利用好现今的防腐技术，可降低腐蚀损失费用25％-30％，上述损失中约有15％应用目前已有的防腐技术就可避免。

这充分说明，采取有效措施避免或减缓各类腐蚀具有重大意义[1]。

腐蚀是金属和周围环境发生化学或电化学反应而导致的一种破坏性侵蚀。

金属腐蚀广泛地存在于我们的生活中。

因金属材料腐蚀而造成的直接和间接经济损失是巨大的。

如果运用目前已有的防腐技术，这类失中的15％就可避免。

腐蚀造成工程设施中物质的跑、冒、滴、漏等也会引起环境污染，影响人类的生态环境。

以上这些都说明，采取有效措施避免或减缓各类腐蚀具有重大意义[2]。

作为三大牺牲阳极之一的镁合金牺牲阳极，具有较高的化学活性。

它的电极电位较负，驱动电压高。

稀土镁合金的结构与性能.

RE对镁合金性能的影响Effect of rare earth on the pro perties of magnesium alloys摘要：镁合金因其密度小，比强度及比刚度高且能循环再利用，被誉为21世纪的绿色工程材料。

然而镁合金的强度不高，高温蠕变性能及耐热和耐腐蚀性较差，这些缺点极大地限制了镁合金的发展和应用。

稀土元素因其与镁元素晶体结构相同，原子半径接近，能够掺于镁合金中，通过形成固溶体和第二相来改善镁合金的性能，从而扩宽了镁合金的应用范围。

本文主要结合本课题组的目前工作，研究了当向镁中加入稀土元素后，其高温蠕变性能的增强机理，又研究了当向稀土镁合金中加入适量的Zn,Cu,Ni元素后，其内部形成的长周期堆垛有序结构对镁合金性能的影响，最后做了一些稀土镁合金未来研究和发展展望。

关键词镁合金稀土元素高温抗蠕变性能长周期堆垛有序结构镁合金因其具有密度小、高比强度、比刚度以及优秀的易回收利用等优于传统金属材料的特性，目前在航空航天、军工特种材料及交通电子等领域有着广阔的应用空间。

作为被誉为“21 世纪的绿色工程材料”的镁合金目前却普遍存在合金强度不高( 尤其是高温性能较差) 、耐蚀性及耐热性不佳等问题，对镁合金的广泛应用带来了极大的障碍［1］。

稀土元素作为目前镁合金中的主要合金元素，可以通过其扩散能力提高镁合金的重结晶温度，通过其很好的时效作用以及析出对合金性能具有显著影响的弥散相，提高镁合金的抗蠕变性能及耐高温强度，稀土元素对镁合金的性能改进是其他元素所无法替代的［2,3］。

我国镁和稀土资源极为丰富，稀土镁合金可在解决镁合金的性能缺陷的同时突显我国的资源优势，为镁合金应用领域的拓展起到推动作用。

1 稀土元素在镁合金中的行为1． 1 稀土元素对镁合金熔体的保护及净化作用目前镁合金的熔炼保护方法主要以熔剂覆盖保护和SF6 气体保护为主，但无论是哪一种保护方式，依旧会在熔炼过程引入少量的氧元素，进而形成导热系数较小且易破裂的氧化镁膜，导致合金液出现燃烧。

稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响

稀土及热处理对AZ91D镁合金组织与性能影响研究了稀土元素Y、Nd和Gd混合添加到AZ91D镁合金中，压铸件镁合金AZ91D的力学性能以及微观组织的影响，试验结果表明：随着稀土元素加入量的增加，AZ91D镁合金的抗拉强度和伸长率都有所提高，晶粒得到了明显的细化，但是过量的稀土元素又会使合金的力学性能下降。

当稀土元素的质量分数为3%时，稀土元素对镁合金的力学性能强化效果最好。

室温下最好的抗拉强度为260.5MPa，而经过固溶（T4）和时效（T6）热处理后，综合性能也得到了明显的提高，组织也得到了细化。

T4态最佳抗拉强度为282.99MPa，T6态最佳抗拉强度为270.33MPa，硬度得到了明显的提高，其中铸态下的最大硬度值为98HV。

由此可得知稀土元素可能提高AZ91D镁合金的力学性能。

标签：镁合金；稀土元素；力学性能；热处理doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.32.097镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，具有高比强度和比剛度、高减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，并且有优良的导热性和导电性，良好的尺寸稳定性等一系列优点。

因此在汽车、电子电器、航天航空和国防军事工业领域有着极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金以后发展起来的金属结构材料，并被称之为“21世纪的绿色工程材料”。

其中AZ91D就是一种应用及其广泛的压铸镁合金，该合金的A代表铝，Z代表锌，“9”表示Al的含量为9%，“1”表示Zn的含量为1%左右。

D表示是第四种登记的具有标准组成的镁合金。

但目前的生产实际中还存在一些技术难点使得镁合金不能更加广泛的应用到汽车中，其中对于稀土镁合金的研究还存在许多不确定因素，因此对于稀土镁合金还需要相关技术人员通过不断的试验来完善相关领域。

本文以Mg-Gd合金作为基体，研究稀土元素Gd对镁合金微观组织和力学性能的影响，探索稀土元素Gd对AZ91D镁合金材料的性能影响，从而为镁合金在汽车领域中的广泛应用提高技术基础。

《Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理研究》范文

《Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，合金材料因其优异的物理和化学性能，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。

Mg-Al系合金作为轻质高强合金的代表，其性能的改善与优化一直是研究的热点。

稀土元素因其独特的电子结构和物理化学性质，在合金中发挥着重要的作用。

本文将重点研究Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理。

二、稀土元素在Mg-Al系合金中的存在形式与作用稀土元素在Mg-Al系合金中主要以固溶体和金属间化合物两种形式存在。

固溶体形式可以有效地提高合金的强度和韧性，而金属间化合物则能显著提高合金的耐热性和耐腐蚀性。

三、稀土元素对Mg-Al系合金力学性能的影响1. 强化效应：稀土元素的加入能够显著提高Mg-Al系合金的抗拉强度和屈服强度。

这是因为稀土元素可以与Mg、Al等元素形成稳定的化合物，从而阻碍了位错运动，提高了合金的强度。

2. 韧化效应：稀土元素的加入可以改善合金的韧性，减少裂纹的产生和扩展，从而提高合金的抗冲击性能。

四、稀土元素对Mg-Al系合金耐腐蚀性能的影响1. 耐蚀性提高：稀土元素能够与合金表面形成一层致密的氧化膜，有效地阻止了腐蚀介质对合金的侵蚀，提高了合金的耐腐蚀性能。

2. 钝化作用：稀土元素还能促进合金表面发生钝化反应，进一步增强合金的耐腐蚀性能。

五、稀土元素的作用机理探讨1. 细化晶粒：稀土元素的加入能够细化Mg-Al系合金的晶粒，从而提高合金的力学性能。

这是因为细晶强化效应能够提高材料的强度和韧性。

2. 净化作用：稀土元素具有强烈的吸附作用，能够吸附合金中的杂质元素，从而净化合金组织，提高合金的性能。

3. 改性作用：稀土元素可以与合金中的其他元素形成稳定的化合物，改变合金的组织结构，从而改善合金的性能。

六、结论通过本文对Mg-Al系合金中稀土元素的作用机理进行了研究，发现稀土元素能够以固溶体和金属间化合物的形式存在于合金中，对合金的力学性能和耐腐蚀性能产生显著影响。

稀土元素对镁合金强化的影响

稀土元素对镁合金强化的影响前言：非磁性金属镁位于化学元素周期表中第2族，原子序号l2，原子量24.32。

镁合金密度小，是最轻的结构金属材料，比铝合金轻36％，比锌合金轻72％，是钢的1/4；其具有低密度、高比强度、高比刚度、高弹性模量和高阻尼性能；其比强度明显高于铝合金和钢，比刚度也接近于铝合金。

除此之外，镁合金还具有优良的减震性、低温冲击韧性、和尺寸稳定性、导热性，它的电磁屏蔽能力强、易切削加工、易回收、表面处理性能好，在汽车、电器、交通、航空等领域有着广阔的应用前景，对环境也无污染，被誉为“21世纪绿色工程材料”。

目前，镁合金主要形成了AZ(Mg-Al-Zn)、AM(Mg-Al-Mn)、AE(Mg-Al-RE)、AS(Mg-Al-Si)、ZK(Mg-Zn-Zr)和EK(Mg-RE-Zr)等系列。

但镁合金的强度和塑性总体来说低于铝合金；此外，高温性能差也是限制镁合金应用的主要原因之一。

所以提高镁合金的室温和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题。

常常采用合金元素优化、热处理、形变强化、机械合金化以及一些先进的加工技术和手段来提高镁合金的常温和高温性能。

在镁合金中加入微量稀土元素后，其组织性能也可以得到较大的改善和提高[1]。

1.镁合金的几种强化机制1.1 固溶强化固溶强化时溶质原子固溶入晶体的晶格中，由于溶质原子与基体原子的原子半径和弹性模量不同使晶格畸变，从而使合金得到强化。

根据Hume-Rothery固溶度准则，溶质与基体原子的原子半径尺寸差大于15%，就不会形成浓度较大的固溶体。

镁的原子半径为3.2人，符合上述尺寸的元素有Li、A1、Ti、Cr、Zn、Ge、Yt、Sn、Nb、Mo、Pd、Ag、Nd和Bi等。

另一方面，相同电子价，相同晶体结构的元素相互之间的固溶度大，对于镁来说，符合条件的元素只有Cd和Zn。

另外，低价金属容易使高价金属固溶，因为额外电子的加入提高了合金金属之间的结合能和结构的稳定性。

稀土元素对镁合金力学性能的影响

稀土元素对镁合金力学性能的影响镁及其合金作为现阶段最轻的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度、高阻尼性、良好的导热性、优良的机加工性、稳定的零件尺寸、易回收等优点，在航空、航天、汽车工业、运输、电子、通讯、计算机等行业有广泛的应用。

镁合金由于力学性能不够高、耐蚀性差等不足，限制了镁合金在生产生活中的广泛应用，而当添加少量稀土后，镁合金各种性能可得到大幅提升。

稀土元素位于元素周期表的Ⅲ B族，原子的最外层电子结构相同，都是2个电子，次外层电子结构相似，倒数第3层4f轨道上的电子数从0～14各不相同；化学性能相差不大，化学性质都很活泼。

镁合金和稀土元素都是密排六方晶体结构，因此稀土元素在镁合金中都有较大的固溶度。

稀土元素中除了Sc以外，其余的16个元素都可以与Mg组成共晶相，大多数的稀土元素在Mg中的固溶度都是很大的，表1列出了稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相。

表1 稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相稀土元素对Mg合金净化和细化晶粒的影响镁元素化学性质活泼，易与O2和H2O反应形成MgO，使得镁合金中含有氧化夹杂物，降低了镁合金的质量和使用性能。

氧化夹杂物一般存在于镁合金铸件的基体或晶界上，导致合金产生疲劳裂纹，且降低了力学性能和耐腐蚀性能等。

而稀土元素的添加，不仅可以减少夹杂物的数量，还能细化晶粒，提高合金的性能。

当稀土元素Ce添加到AM50镁合金中，Ce起到净化合金的作用，减少了如Fe、Ni等杂质。

Y的添加能够减小挤压Mg-Zn-Zr合金的晶粒尺寸，晶粒尺寸从不含Y的14.2μm减小到3%（质量分数）的3.2μm，降幅高达77%。

稀土元素对Mg合金力学性能的影响01 Mg-Al-RE系Mg-Al系镁合金是目前牌号最丰富、应用最广的镁合金系列，添加到Mg-Al系镁合金的稀土元素主要有Ce、Y、Nd等。

不含稀土的Mg-Al基合金主要有α-Mg枝晶和分布于枝晶间的金属间化合物β-Mg17Al12相；而当Mg-3%Al基合金添加稀土元素后，α-Mg枝晶变细，金属间化合物β-Mg17Al12相由Al11RE3和Al2RE所替代。

白云鄂博高丰度稀土元素在镁铝合金中的应用与发展

文|胡文鑫刘峰陈志强何伟白云鄂博高丰度稀土元素在镁铝合金中的应用与发展高丰度稀土元素在镁合金中的热点应用1、低成本高导热镁合金材料 2020年我国5G 商用建设步伐显著加速，预计2021年全国实现5G 基站数量超过60万，2022年将全面进入5G 商用的爆发期。

根据资料显示，5G 通讯基站的功耗由4G 基站的400W 提升至1000W，重量由4G 时期的13 kg 增至45 kg；同时，5G 通讯的高集成度，使得基站体积向小型化发展，5G 通讯的高效散热方式成为材料应用的首要条件；其次，通讯基站多被安装建筑顶层或野外高处，对于安装场地还需要考虑建筑的承重能力以及占地面积等因素，同时还必须考量施工成本，材料应用的轻量化成为另一个必备条件。

根据基站结构件材料的“高导热、低密度、匀质性”的需求特性，镁作为最轻的金属结构材料，具有强度高、减震性能优秀以及优异的电磁屏蔽特性，可以成为5G 基站结构件材白云鄂博稀土资源是我国重要的战略资源，按目前所公布数据表明，在白云鄂博原矿中氧化矿REO 含量8.12%，其中氧化钇含量0.04%，氧化镧和氧化铈含量分别为2.08%、4.09%；磁矿REO 含量6.26%，其中氧化钇含量0.03%，氧化镧和氧化铈含量分别为1.57%和3.14%。

镧（La）、铈（Ce）和钇（Y）三种高丰度稀土元素的平衡与产业化应用是目前稀土行业发展所亟待解决的问题，本文根据当前技术领域发展需求以及市场的应用需求两方面，分析镧、铈和钇元素在镁铝轻合金方面的应用潜力与未来发展方向。

Rare Earth Information 2021.No.02料的重要选择。

在镁合金导热性能研究方面，研究人员具有一致结论：合金的热导率主要取决于镁基体中溶质原子的含量而不是第二相的数量，降低镁基体的晶格畸变程度以及使用温度的升高，都可促进镁合金材料热导率的增加。

稀土元素中的镧和铈在镁基体中的固溶度极低，常温下仅分别为0.07 at.%和0.09at.%，较低的固溶度降低了镁基体的晶格畸变程度，减轻所带来的热导率削弱效应；结合镧铈稀土金属的价格与添加量，相比传统AZ91D等合金，成本增加幅度低于2元/千克，相比铝合金材料在成本控制、循环碳排放以及国家资源利用等方面，高导热稀土镁合金具有突出的应用价值和市场潜力。

稀土对镁合金性能的提高

稀土对镁合金性能的提高
1、提高镁合金力学性能
如前所述，稀土的添加通过细晶强化、固溶强化、弥散强化及时效沉淀强化(其中的一种或几种强化机制)提高镁合金的力学性能，特别是高温力学性能，使得稀土镁合金成为高温抗蠕变、高温高强镁合金的重要研发方向。

2、提高镁合金耐蚀性能
稀土元素能够与镁合金中有害杂质(如铁、镍等)结合，降低它们的强阴极性作用，并且能够优化合金组织结构，抑制阴极过程，从而提高合金基体的耐蚀性能。

此外，稀土的加入使合金表面生成更加致密的腐蚀产物膜，抑制合金的进一步腐蚀，因此稀土能够有效地提高镁合金耐腐蚀性能。

3、提高镁合金摩擦磨损性能
稀土元素与氧、硫等杂质元素有较强的结合力，抑制了这些杂质元素引起组织疏松的作用;在熔炼过程中，稀土元素能与水气和镁液中的氢反应，生成稀土氢化物和稀土氧化物以除去氢气，减少气孔、针孔及缩松等铸造缺陷，提高了铸件质量，减少了在摩擦过程中裂纹源的产生;稀土元素还可以净化晶界，增加晶界强度，使裂纹不易在晶界处产生;在材料摩擦过程中，磨损表面不可避免会发生温度升高，在大气环境中，几乎无法避免氧化作用的影响，摩擦表面的氧化物层对摩擦磨损起着非常重要的作用。

稀土元素在氧化物膜与基体界面发生了偏聚，提高了氧化物膜的粘着力，细化了膜的组织，有助于提高膜的耐磨性和抗剥离能力，这样形成的氧化物膜比较稳定，故增强了稀土镁合金的承载能力。

4、提高镁合金疲劳性能
一方面稀土的加入抑制了氧、硫等杂质元素引起的组织疏松作用，减少了气孔及缩松等铸造缺陷，提高了铸件质量，从而减少在疲劳过程中裂纹源的产生。

另一方面，稀土添加引起的晶粒细化、第二相强化及固溶强化增强了镁合金的抗疲劳性能。