镁合金的强化机制
双相结构的镁合金
双相结构的镁合金引言：镁合金作为一种轻质高强度材料，在航空、汽车和电子等领域具有广泛的应用前景。
而双相结构的镁合金，由于其独特的组织结构和优异的性能，成为当前研究的热点之一。
本文将从双相结构的定义、形成机制、性能特点以及应用前景等方面进行探讨。
一、双相结构的定义双相结构是指材料中同时存在两种或两种以上的组织相，其特点是相互间有明显的界面。
在镁合金中，常见的双相结构包括α-Mg相和Mg17Al12相、α-Mg相和β-Mg17Al12相等。
二、双相结构的形成机制双相结构的形成机制主要与合金元素的添加和热处理工艺有关。
在镁合金中，添加适量的合金元素如铝、锌等可以改变镁的晶体结构，形成α-Mg相和Mg17Al12相等不同的组织相。
而热处理工艺则通过控制合金的加热、保温和冷却过程，使不同相的晶粒尺寸和分布得以调控，从而形成双相结构。
三、双相结构的性能特点1. 高强度：双相结构的镁合金由于同时存在两种或两种以上的组织相，其晶界、相界和孪晶等界面对材料的强度起到了增强作用，使得合金的强度大大提高。
2. 良好的塑性：双相结构的镁合金具有良好的塑性，可以在外力作用下发生塑性变形，适应复杂的加工工艺要求。
3. 优异的耐腐蚀性：镁合金中的双相结构可以提高合金的耐腐蚀性能，降低材料的腐蚀速率，延长材料的使用寿命。
4. 良好的热稳定性：双相结构的镁合金在高温条件下具有较好的热稳定性，能够保持较高的强度和塑性。
四、双相结构的应用前景1. 航空领域：双相结构的镁合金由于其高强度和轻质特性，可用于制造飞机零部件，如发动机叶片、机身结构等，以减轻飞机的重量，提高燃油效率。
2. 汽车领域：双相结构的镁合金可以应用于汽车车身和发动机部件，以减轻汽车整体重量，提高汽车的燃油经济性和行驶性能。
3. 电子领域：双相结构的镁合金还可以用于制造电子设备的外壳和散热器等部件，以提高设备的散热效果和稳定性。
结论：双相结构的镁合金由于其独特的组织结构和优异的性能，在航空、汽车和电子等领域具有广泛的应用前景。
AZ31镁合金组织性能的影响分析
摘要挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。
挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。
随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。
轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。
AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。
关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能绪论20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。
大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。
但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。
目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。
第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。
动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。
图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。
由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。
晶粒尺寸为112~400μm。
图1-1b为变形区近稳态区组织。
图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。
镁合金的强化机制
镁合金的强化机制T业纯糕的力学性能很低.宜温理性徂差*不能宜按用作结构材料.適过合金化、变晤与热处理=晶純细化以及陶晝瘢轮作为增强押勾钱台需0合等方法的券合运用，俵合金的力学性能将会得到KAfiffi的捉高，檢合金的强化通常有以下几种邀径*L11園溶fit理固陪强化是利用点録陥对位错运动的IEPJ柞用便金属墓体获御01化的一种方曲】・当合金元素固溶于某金眞基体中，由于舎金元巔与基本元秦的原了半縊与弹性愼直的羌异’而便莖体产生站格筒5L由毗产生的应力场会阻碍悝惱的运动.从丽严般慟落强化*具协的方式是通过在金属堆体中融入一种或故种涪成元素冊成固辭体而惶侖屈的强度.陨度提髙.如朴用溶入Cu的荃体中，得到的固轉体的叢度就高于纯钢的强度•幣慣与溶剂廉「半径棚弧性鹽“差5#腿大.所产生的强化皴奧捶大.表1-3列出了部井合金元靠奁镁中固昭壓【叭A IT样分合介尢素虚4中拘H）況zt*元素用溶度相系转交3处悼尔分《L%頂逼分数/%Ag 3.815,0共晶471Al11.812.7共晶437Cd100100八析■Gd 4.5323.69共晶54«Li17.0 5.5共品588Mn 1.022包晶652Nd13共品552Y 3.7512.5共晶565Zn 2.4 6.2共崩347Zr 1.0 3.3包晶65313.2第二相粒于强化页二相粒于强化可分为沉淀强化和弥散强化：沉淀强化即町效彊化•因获得第二相粒子的工艺不同，第二相粒子强化有不同的名称：①酒过相变热处理获得的，林为析出硬化、沉淀強化或时效强化：②通过粉末烧结或内氧化敬御的.称为號散强化㈢.冇时也不加区別的混称为分做强化或粒子张比.合金产生时效强化亦須满兀一•定条件.即合令元素在基体中的迥溶度下降而彼少.时效可强化的合金在a单相区长时何保温，可以使铸态合金中分称在詁界或胡内的第二相分解，合金元素原子分布于基体抽格，如果此时以较大的冷却速愷（如水冷）使合金冷却到室温，即可御到过饱和固溶体.过饱和固陷体在a十"两相区适当温度下进行长时间时效处理，过诲和固溶体将会分解成为a基体和沉淀郴"弥敢分布的沉淀相粒子阴碍位错运动从而提髙合金强度。
变形镁合金的分类、强化机制以及塑性加工
从 而 降耗 节 能 ，减 少 污 染 ，增 加舒 适 度 ；采用 镁 合 金 制造 移 动 电话 、笔 记 本 电脑 、数码 相 机 等“ ３ Ｃ ”（ 即 Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ通 信 、 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ 计 算机 和 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ消 费类 电子 ） 产 品 ，能够 显 著 增 强产 品的抗 震 能 力 ，并 能有 效 地 减 轻对 人 体 和周 围环境 的 电磁辐 射 。镁 被 誉
ＭＢ ３ 、ＭＢ５等 。Ｍｇ — Ａ１ 一 Ｚ ｎ系合 金是 发展 最早 ， 应 用 也 很 广泛 的一 类镁 合 金 。它 的主 要 特点 是 具 有 较好 的室 温 力学 性 能 ，能 够进 行 热 处理 强 化 ，并有 良好 的焊 接 性 能和 铸造 性 能 ，能够 制 成 复 杂 形状 的锻 件 和 模锻 件 。但 其 屈 服 强度 和 耐 热性 不 够 高 。铝 是 该合 金 系 中 的主 要合 金 化 元 素 ，其 主 要作 用 是 提 高合 金 的 室温 强 度 ，赋 予 热处 理 强化效 果 。从 Ｍｇ — Ａ１ 二元 合金相 图上 可 以看 出¨ Ｊ ，铝 在镁 中的 溶解 度很 大 ，在 共 晶
变形镁 合金 的分类 ＼强化机 制 以及塑性加工
郭菲菲
（ 北 京有 色金 属与稀 土 应 用研 究所 ，北 京 １ ０ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ：变形 镁合 金 具有 更低 成 本 、更 高强 度 、延 展性 以及 更 高 力学性 能 的特 点 ，变形 镁 合金主要可以分为镁－ 锂系合金、镁－ 锰系合金、镁一 铝一 锌系合金、镁一 锌一 锆系合金等。 镁合
高强度镁合金研发生产方案(二)
高强度镁合金研发生产方案一、实施背景随着科技的不断进步，材料科学在各产业中的地位日益凸显。
镁合金作为一种轻质、高强度的材料，对实现产业结构的轻量化和高效化具有重要作用。
近年来，对高强度镁合金的需求在汽车、航空航天、电子等领域迅速增长。
尽管现有的镁合金性能已经有所提升，但仍然无法满足某些特定应用场景的高性能需求。
因此，针对高强度镁合金的研发和生产显得尤为重要。
二、工作原理高强度镁合金的研发主要依赖于合金元素的选取和优化。
通过添加不同种类的合金元素，如稀土元素、铝、锌等，可以改变镁合金的微观结构，从而提高其强度。
例如，添加稀土元素可以细化晶粒，提高材料的韧性；添加铝和锌可以形成强化相，提高材料的屈服强度。
生产高强度镁合金则需要先进的熔炼和加工设备。
例如，采用真空熔炼技术可以减少杂质含量，提高合金纯度；采用挤压、锻造等加工技术可以优化材料组织结构，提高材料性能。
三、实施计划步骤1.合金元素选择与优化：选取不同的合金元素，进行配比实验，通过力学性能测试，确定最佳的合金成分。
2.熔炼与加工工艺研究：研究并优化真空熔炼、挤压、锻造等工艺，以获得理想的材料组织结构。
3.热处理工艺研究：研究并优化热处理工艺，以获得最佳的力学性能。
4.产品制备与性能检测：制备不同规格的高强度镁合金产品，进行力学性能、耐腐蚀性等方面的检测。
5.产业化推广：将研发的高强度镁合金应用于实际生产中，结合产业需求进行持续优化。
四、适用范围高强度镁合金适用于对材料轻量化和高性能要求较高的领域，如：•汽车制造业：作为替代钢铁和铝合金的轻量化材料，可提高车辆燃油效率和动力性能。
•航空航天：用于制造飞机零部件和卫星结构件，提高性能并降低重量。
•电子产品：用于制造轻薄、高性能的电子产品外壳和内部结构件。
•建筑行业：作为轻质、高强度的建筑材料，可提高建筑物的抗震性能和节能效果。
五、创新要点1.研究新型的合金元素配比，提高镁合金的强度和韧性。
2.探索先进的熔炼和加工工艺，获得理想的材料组织结构。
镁合金的热处理
镁合金的热处理热处理是改善或调整镁合金力学性能和加工性能的重要手段。
镁合金的常规热处理工艺有退火和固溶时效两大类。
部分热处理工艺可以降低镁合金铸件的铸造内应力或淬火应力，从而提高工件的尺寸稳定性。
镁合金能否进行热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。
当合金元素的固溶度随温度变化时，镁合金可以进行热处理强化。
可热处理强化镁合金 铸造镁合金 Mg-A1-Mn 系（如AM100A ）Mg-A1-Zn 系（如AZ63A 、AZ81A 、AZ91C 和AZ92C等） Mg-Zn-Zr 系（如ZK51A 和ZK61A 等） Mg-RE-Zn-Zr 系（如EZ33A 和ZE41A ）Mg-Ag-RE-Zr 系（如QE22A ）Mg-Zn-Cu 系（如ZC63A ）变形镁合金 Mg-Al-Zn 系（如AZ80A ） Mg-Zn-Zr 系（如ZK60A ） Mg-Zn-Cu 系（如ZC71A ）某些热处理强化效果不显著的镁合金通常选择退火作为最终热处理工艺。
镁合金热处理的最主要特点是固溶和时效处理时间较长，其原因是因为合金元素的扩散和合金相的分解过程极其缓慢。
由于同样的原因，镁合金淬火时不需要进行快速冷却，通常在静止的空气中或者人工强制流动的气流中冷却。
一、 热处理类型和选择符号意义 符号 意义 F加工状态 T4 固溶处理（然后自然时效） O完全退火 T5 人工时效 H1加工硬化 T6 固溶处理后人工时效 H2加工硬化后退火 T7 固溶处理后稳定化处理 T2去应力退火 T8 固溶处理后冷加工、人工时效 T3 固溶处理后冷加工 T9固溶处理、人工时效后冷加工 铸造镁合金和变形镁合金都可以进行退火（O ）、人工时效（T5）、固溶（T4）以及固溶加人工时效（T6、T61）处理，其热处理规范和应用范围与铸造铝合金的基本相同。
镁合金的扩散速度小，淬火敏感性低，从而可以在空气中淬火；个别情况下也可以采用热水淬火（如T61），其强度比空冷T6态的高。
镁合金力学性能强化的几种途径
镁合金力学性能强化的几种途径摘要对近几年镁合金力学性能强化的研究进行了总结，主要途径归纳为三个方面，一是热处理，二是合金化，三是加工工艺。
关键词：镁合金力学性能热处理合金化加工工艺镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高的特点,而且还具有优良的阻尼性能、较好的尺寸稳定性和机械加工性能及较低的铸造成本。
广泛应用于航空航天、汽车和电子等行业。
但是,镁合金密排六方的晶体结构及较少的滑移系决定了其塑性变形能力较差,所以应该用一些方法来提高其力学性能，本文就近几年镁合金力学性能方面的研究进行总结，并提出建议。
1 镁及其合金的力学性能镁是一种二价的碱金属元素，属于密排六方晶系，这种密排六方结构使之在力学和物理性能方面表现出强烈的各向异性。
纯镁象其他纯金属一样，表现出相对低的强度。
其弹性模量E=45GPa，切变模量K=17GPa，比弹性模量E/ρ=25GPa。
因此必须用其他元素进行合金化以获得所需要的性能。
目前主合金元素是Al、Zn 和Re等，这些合金元素使镁合金得到不同程度的强化。
变形镁合金主要通过热变形和冷变形来提高强度。
热处理是提高镁合金力学性能的重要途径。
另外其他一些工艺或处理也能有效提高镁合金的力学性能，如颗粒增强复合材料、半固态铸造和熔体热速处理、表面处理等。
2强化途径2.1 热处理2.1.1铸造镁合金的热处理铸造镁合金的室温和高温力学性能强化途径有固溶处理和失效处理[1]。
对某高锌镁合金Mg-Zn-Al-RE进行热处理[2]，固溶处理温度340℃,保护剂为硫铁矿石,保温时间20 h,热水淬火,淬火介质采用70～75℃热水;时效处理温度180℃,保温时间10 h,出炉空冷。
经固溶及时效处理后,合金的相成分主要为α-Mg,还有含微量稀土的其它固溶强化三元相。
其中比较典型的固溶强化相有Ф相Al2Mg5Zn2和τ相Mg32(Al,Zn)49。
这些强化相的弥散存在可以提高基体的力学性能[3]。
高强度镁合金研发生产方案(一)
高强度镁合金研发生产方案一、实施背景随着科技的不断进步，材料科学在各产业中的地位日益提升。
镁合金作为一种轻质、高强度的材料，对提升产业效率、降低能耗具有重要作用。
近年来，汽车、航空航天、电子等产业对镁合金的需求持续增长，带动了镁合金研发生产的热潮。
二、工作原理镁合金的研发与生产主要依赖于镁的特性及其合金化过程。
镁合金的工作原理主要是通过添加不同的合金元素，改变镁合金的显微组织，从而提高其强度、韧性、耐腐蚀性等性能。
常见的合金元素有铝、锌、锰等，这些元素的添加可以有效地提高镁合金的各项性能。
三、实施计划步骤1.材料选择与设计：根据应用需求，选择合适的镁合金成分，并设计合金的显微组织。
2.熔炼与铸造：将选定的镁合金成分在高温下熔炼，然后倒入模具中铸造。
3.热处理：通过控制加热和冷却速度，改变镁合金的显微组织，提高其性能。
4.加工与成型：将热处理后的镁合金进行机加工、挤压、锻造等操作，以满足各种形状和尺寸的需求。
5.质量检测：对镁合金成品进行各项性能检测，确保满足应用要求。
四、适用范围高强度镁合金适用于汽车、航空航天、电子、通讯等产业。
特别是在汽车轻量化趋势下，高强度镁合金可以用于制造汽车零部件，如发动机气缸体、变速器壳体等，以实现轻量化、降低油耗和提高动力性能。
五、创新要点1.成分优化：通过创新合金元素配比，开发出具有更高强度和良好韧性相结合的镁合金。
2.冶炼技术改进：引入先进的冶炼技术，如真空熔炼、电磁搅拌等，以提高镁合金的质量和性能。
3.热处理工艺优化：通过研究热处理工艺对镁合金显微组织和性能的影响，制定出更为合理的热处理制度。
4.加工成型技术提升：引入先进的加工成型技术，如精密铸造、挤压锻造等，以制造出更为复杂和精细的镁合金零部件。
5.环保考量：在冶炼和加工过程中，采取环保措施，减少废弃物产生和能源消耗。
六、预期效果通过以上创新措施的实施，预期能够实现以下效果：1.提高镁合金的强度和韧性，以满足各产业对高性能镁合金的需求。
镁合金化原理
镁合金化原理1．镁合金的合金化特点Mg 合金的合金化原则与Al 合金大致相同，固溶强化和时效硬化是主要强化手段，只是没有Al 合金那样明显而已。
因此，凡是能在Mg 中大量固溶的元素，都是强化Mg 合金的有效合金元素。
根据合金元素的作用特点和极限溶解度，可大致分成两大类：包晶反应类：Zr（3.8％），Mn（3.4％）。
包晶反应型元素的主要作用是细化晶粒，但也有净化合金（消除杂质Fe），提高抗蚀性和耐热性的作用。
共晶反应类：Ag(15.5％)，Al (12.7%)，Zn（8.4％），Li（5.7％），Th（4.5％）；稀土元素（RE）：Y（12.5％），Nd（3.6％），La（1.9％），Ce（0.85％），Pr（0.5%），混合RE（以Ce 或La 为主）。
共晶反应型元素是高强度镁合金的主要合金元素，如Mg-Al-Zn 和Mg-Zn-Zr 系合金等。
这类元素形成的Mg4Al3（Mg17Al12）、MgZn2 和Mg23Th6 等在Mg 中有明显的溶解度变化，是Mg 合金的主要强化相，有明显的时效硬化效应。
稀土元素也多属共晶反应型元素，不仅共晶温度比Mg-Al 和Mg-Zn 系高，Mg-RE 系的α固溶体和稀土化合物（Mg9Nd，Mg9Ce 等）的耐热性也高，原子扩散速度强，有利于抗蠕变性能，故Mg-RE-Zr 和Mg-RE-Mn 系合金是耐热Mg 合金，可在150~250℃工作。
RE 除了提高耐热性外，还能降低液、固二态合金的氧化速度，改善铸造和变形性能。
Nd 的综合作用最佳，能同时提高室温和高温强化效应，Ce 和混合RE 次之，有改善耐热性的作用，但常温强化效果很弱；La 的效果更差，两方面都赶不上Nd 和Ce。
2．镁合金的沉淀过程与结构变化Mg 合金时效硬化效应没有Al 合金明显，与其结构变化特点有关。
Mg-Al 和Mg-Al-Zn 系合金缓冷试样（空冷或油淬）在150~222℃时效，先从晶界或缺陷部位发生不连续沉淀，不经GP 区阶段即直接析出片状平衡相Mg4Al3，沿一定取向往晶粒内部生长。
铸造镁合金强化机理及显微组织分析
铸造镁合金强化机理及显微组织分析摘要：镁合金由于其成型工艺的不同，可分为变形镁合金和铸造镁合金。
其中，时效时间对铸造镁合金力学性能、显微组织具有较大影响，本文主要分析铸造镁合金强化机理及时效时间对铸造镁合金显微组织的影响。
关键词：铸造强化机理显微组织1 前言：镁合金由于其成型工艺的不同，可分为变形镁合金和铸造镁合金。
其中，铸造镁合金主要应用于航空机匣壳体、汽车零件、机电壳罩等。
目前，国内常用的铸造镁合金材料按成分主要分为：镁-锌-锆系：ZM1、ZM2；镁-铝系：ZM5、ZM10；镁-稀土-锆系：ZM3、ZM4、ZM6。
但这类镁合金存在以下缺点：耐蚀性差，材料强度偏低，尤其是高温强度和抗蠕变性能差，且镁合金铸件容易形成缩松和热烈纹，铸件成品率较低，这些缺点限制了铸造镁合金在航空航天领域的应用。
国外在镁-稀土-锆系镁合金的基础上开发研究出了稀土镁合金，通过添加具有高扩散能力的Y、Gd等稀土元素，提高镁合金的再结晶温度，再通过其很好的时效以及析出作用产生对合金性能具有显著影响的弥散相。
稀土元素对镁合金具有固溶和沉淀强化的作用，通过加入稀土元素可显著改善合金的铸造性能和抗蠕变性能，提高镁合金的室温和高温强度，并且耐蚀性也的到了改善，因而广泛应用于航空航天领域。
本文主要通过不同时效时间的试验，分析时效时间对铸造镁合金显微组织的影响。
2 试验过程：研究材料：铸造镁合金；试样状态：铸造;时效处理采用箱式低温炉加热；试样显微组织观察采用金相显微镜:奥林巴斯GX71。
3 铸造镁合金强化机理：铸造稀土镁合金由于加入了Gd、Nd、Zr等稀土元素，可显著提高镁合金的强度、耐高温及耐蚀性能，对航空航天、军工产品、新能源汽车产业等轻量化行业的发展起到了极大的促进作用。
稀土镁合金中主要有Gd、Nd、Dy、Td、Sm、Ho等强化稀土元素，其中以Gd、Nd、Y、Sm等元素应用较多。
一般，稀土镁合金主要分为Mg-Nd-Zn-Zr、Mg-RE-Zn-Zr、Mg-RE-Al、Mg-Y-Zn-Zr等类别。
强韧化
镁合金强韧化技术的研究进展0 前沿随着科学技术的快速发展，大规模生产的出现使金属材料的消耗量急剧上升，地球表壳的资源日趋贫化。
提高强韧化以节约材料，降低成本，增加材料在使用过程中的可靠性和延长服役寿命是可靠的路径。
希望所使用的材料既有足够的强度，又有较好的韧性，通常的材料二者不可兼得理解材料强韧化机理，掌握材料强韧化现象的物理本质，是合理运用和发展材料强韧化方法从而挖掘材料性能潜力的基础。
金属材料的的强化一般都是通过固溶强化、析出强化及弥散强化，细晶强化和热处理强化来提高合金的室温或高温力学性能。
韧性是断裂过程的能量参量，是材料强度与塑性的综合表现。
1. 镁合金的特点镁合金是目前实际应用中最轻的金属材料，它密度小且具有高的比强度、比刚度及良好的铸造、减震、切削加工和尺寸稳定等性能，早已引起航空和汽车工业的注意。
但是镁合金的强度、随着镁合金应用领域的扩大，镁合金的研究和开发不断深入，但镁合金的屈服强度和抗拉强度一般分别低于200、300MPa，镁合金的强度不高一直是扩大其应用范围的障碍。
所以，提高镁合金的室温及高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题。
2. 镁合金的常用强韧化方法目前镁合金的强韧化方法主要以细晶强化、固溶强化、时效析出强化为基础，逐步发展了合金元素优化、热处理强韧化、形变强化和机械合金化等。
2.1 合金元素强化镁合金中合金元素的强化机制主要是固溶强化和第二相强化。
所谓固溶强化，就是根据原子尺寸、电子浓度、晶格类型和电化学性质等因素，镁和可形成合金的元素几乎只能形成有限固溶体，合金元素溶入到基体中，通过原子错排、溶质与溶剂原子弹性模量的差异而强化基体。
第二相强化：超过溶解度的合金元素会与镁形成中间相，有下列三种类型：AB 型，AB2 型，CaF2 型。
当合金元素在基体中的溶解度随温度降低而下降时，将从基体中析出第二相阻碍位错运动和滑移使屈服强度提高，产生析出强化(时效强化)。
第二相对镁基体力学性能的影响因其形态、大小、分布及所占比例而异。
镁合金的精炼与净化技术
发展环保型的镁合金熔炼和加工工艺，减少对环境的污染和资
源浪费。
02 镁合金的精炼技术
镁合金的熔炼设备
01
02
03
熔炼炉
用于熔化镁合金的设备， 有电炉和燃气炉等类型。
坩埚
用于盛放镁合金熔液的容 器，通常由高熔点的耐火 材料制成。
熔剂和覆盖剂
用于去除镁合金中的杂质 和气体，提高镁合金的纯 度和质量。
随着新材料、新工艺的发展，如 电磁场、超声波等新型精炼净化 技术的运用，有望提高镁合金的 纯净度。
环保要求驱动
随着环保要求的提高，绿色、低 碳的精炼净化技术将得到更广泛 的应用，推动镁合金产业的可持 续发展。
拓展应用领域
镁合金在汽车、航空航天、3C等 领域的应用不断拓展，对精炼净 化技术的需求将进一步增加。
镁合金的精炼与净化技术
汇报人：可编辑 2024-01-06
• 镁合金简介 • 镁合金的精炼技术 • 镁合金的净化技术 • 镁合金精炼与净化的挑战与前景
01 镁合金简介
镁合金的特点
低密度
镁合金是所有结构材料中密度 最低的，约为铝的2/3，钢的
1/4。
高比强求。
THANKS 感谢观看
电子产品领域
镁合金具有良好的电磁屏蔽性能和散热性能，广泛应用于电子产品 领域，如笔记本电脑、手机等。
镁合金的发展趋势
高强度化
01
通过添加合金元素和热处理工艺，提高镁合金的强度和韧性，
以满足更高性能的要求。
轻量化
02
进一步发挥镁合金低密度的优势，通过优化设计和制造工艺，
实现更轻量化的产品。
环保化
03
温度控制
熔炼过程中要严格控制熔炼温度，避免温度 过高或过低影响镁合金的质量。
gd,y元素对镁的固溶强化计算_概述说明以及解释
gd,y元素对镁的固溶强化计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述镁合金作为一种轻质高强度材料，在航空航天、汽车制造和电子设备等领域得到广泛应用。
然而，由于镁合金的低强度和疲劳寿命限制，需引入固溶元素进行强化处理以提高其力学性能。
gd和y元素作为常用的固溶强化元素，具有良好的互溶性和扩散能力，并且能够显著改善镁合金的力学性能。
1.2 文章结构本文分为四个部分：引言、gd,y元素对镁的固溶强化计算概述说明、gd,y元素对镁的固溶强化计算解释以及结论。
在引言部分，将介绍本文的研究背景、目的以及文章结构；在第二部分中，将详细探讨gd,y元素在镁合金中应用的情况，重点解释固溶强化原理，并综述相关的计算方法和模拟技术；接着，在第三部分中将介绍与gd,y元素对镁的固溶强化计算相关联的背景信息和现有研究现状，并对影响固溶强化效果的因素进行分析，最后通过计算结果和解释进行进一步的分析；最后，在结论部分总结回顾gd,y元素对镁的固溶强化计算，并展望未来的研究方向和应用前景。
1.3 目的本文旨在概述和解释gd,y元素对镁的固溶强化计算。
通过深入探讨gd,y元素在镁合金中的应用、固溶强化原理以及相关的计算方法和模拟技术，可以更好地理解gd,y元素对镁合金力学性能改善的作用机制。
同时，通过分析影响固溶强化效果的因素以及计算结果和解释分析，有助于提出新颖而可行的研究思路和方向，为未来gd,y元素与镁合金相互作用研究提供参考。
2. gd,y元素对镁的固溶强化计算概述说明：2.1 gd,y元素在镁合金中的应用gd和y元素是常见的合金元素，在镁合金中也被广泛应用。
gd元素可以显著提高镁合金的机械性能，同时增强其耐热性能和耐腐蚀性能。
y元素则具有精细化晶粒、提高合金强度和延展性等优势。
因此，将gd和y元素引入镁合金中进行固溶强化，可以有效改善其力学性能和其他物理化学性质。
2.2 固溶强化原理固溶强化是一种通过向基体中添加其他元素来改变材料微观结构以提高其力学性能的方法。
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。
Er对镁合金固溶强化作用的第一性原理研究
Er对镁合金固溶强化作用的第一性原理研究刘子利;王文静;刘希琴;刘洋;王渠东【摘要】采用虚拟晶胞近似方法控制固溶体中的Er含量,基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法研究了Er对Mg-xEr(x=1 at.％～6 at.％)固溶体的固溶强化作用.计算结果表明:Mg-xEr(x=1 at.％～6 at.％)固溶体的体模量(B)随Er含量的增加而逐渐增大,当Er含量为4 at.％时体模量达到最高值,之后基本保持不变.剪切模量(G)和杨氏模量(E)随Er含量的增加而降低,当Er含量达到6％时,又略微增大.6种固溶体的G/B值均小于0.57,都是韧性材料.Er掺杂量为1 at.％～5 at.％的区间内,随Er 含量的增加,固溶体的G/B值明显降低,泊松比(v)增大,合金韧塑性提高;当Er含量继续增大到6 at.％,固溶体的G/B值有所升高,泊松比(v)减小,合金韧塑性下降.随着Er 含量的增加,态密度整体向低能级区域移动,费米能级低能级区域的成键电子数逐渐增多,同时底带宽度明显变宽,合金成键能力增强.在Er含量为1 at.％～2 at.％的区间内,受Er-4f电子影响总态密度图中出现了明显的赝能隙,费米能级在赝能隙高能侧,合金电子跃迁困难.当Er含量大于2 at.％时,赝能隙变得不明显,费米能级处的态密度值比较高,合金活性增强.【期刊名称】《南京航空航天大学学报》【年(卷),期】2016(048)004【总页数】6页(P577-582)【关键词】Mg-Er固溶体;第一性原理;固溶强化;态密度【作者】刘子利;王文静;刘希琴;刘洋;王渠东【作者单位】南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,211106;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,211106;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,211106;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,211106;上海交通大学材料科学与工程学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TG146.2作为目前工业应用中最轻的金属结构材料，镁合金的比强度和比刚度高，阻尼减震性和电磁屏蔽性能好，成为航空、航天、汽车及电信等领域产品实现轻量化的理想结构材料和世界各国研发的重点。
耐热镁合金组织性能与强化机理研究
耐热镁合金组织性能与强化机理研究镁合金在交通运输、航空航天等领域的巨大应用前景引起了世界各国研究机构和科研人员的关注。
一直以来，欧美国家在耐热镁合金的开发和应用研究上都处于领先地位。
随着我国经济的快速发展，高性能耐热镁合金的开发与应用得到我国政府、科研机构和研究人员的日益关注。
特别是近十几年来，我国在耐热镁合金的研究上已经呈现后来居上的态势。
作为一个镁资源和稀土资源大国，进一步加快镁的深加工水平，提高镁制品的科技含量，开发出系列具有国际先进水平的新型高性能镁合金和先进的镁合金制备和成型新技术，将为我国国民经济发展注入强劲的科技创新动力。
标签：镁合金；组织；性能；强化机理前言镁的比强度比铝和钢高，比刚度相当，常用于汽车发动机与传动部件、轨道交通、航空航天器结构部件等。
仅在汽车上，就有100多种零件采用镁合金，比如德国大众、美国通用、日本丰田和国内的上汽、东风、长安等公司已经在发动机、变速器和仪器仪表壳体及各种支架上应用镁合金材料。
但是，镁合金在高温使用时，其高温强度和蠕变强度会急剧降低，使得使用范围受到较大限制。
因而耐热镁合金的研究和开发得到了科研机构和研究人员的关注。
1 研究目的Mg-Th系列是最早开发的耐热镁合金，开发伊始大量应用于导弹和飞机，但是因为Th的放射性会造成人身伤害，因而已经不再使用。
后来研究人员又开发了AE系、WE系、EZ系、AS系等稀土耐热合金。
稀土元素可以减小镁合金晶界扩散的渗透性，减慢其相界的凝聚作用。
而且，常见的稀土元素会和镁元素形成热稳定性较高的的第二相粒子，这些粒子在镁合金变形的过程中起到阻碍位错的作用，从而增加合金的抗变形强度。
这些稀土镁耐热镁合金长期使用温度可达120℃以上，因而得到广泛的开发和应用研究，然而，由于稀土的比重远高于镁，且镁在浇铸时极易烧损，其浇铸工艺难控，所得合金的稳定性较差。
同时，稀土耐热镁合金的塑性通常较差，不利于机械加工。
文章主要针对现有的商业化镁合金高温力学性能差，不能长期用于高温环境的不足，以及已有的AS系镁合金铸造性能差，抗拉强度和屈服强度低，AE系凝固范围窄，充型能力差等缺点，分析微量钆、钪、钇等稀土元素及碱土族元素对耐热镁合金组织性能的影响，并研究多种强化机制对合金基体和晶界的强化作用，为开发新型镁-稀土合金奠定研究基础，以满足汽车及航空工业对更高耐热性能的要求。
热处理工艺对镁合金材料的强度和塑性的优化
热处理工艺对镁合金材料的强度和塑性的优化热处理工艺是一种重要的金属材料处理方法，可以通过改变其组织结构和性能来优化材料的力学性能。
在镁合金材料中，热处理工艺可以显著改善其强度和塑性。
首先，通过热处理工艺，可以调整镁合金的晶粒尺寸。
晶粒尺寸对材料的力学性能有重要影响。
晶粒尺寸小的材料通常具有较高的强度和塑性。
通过热处理工艺，可以通过晶粒细化技术来减小镁合金中的晶粒尺寸。
例如，采用时效处理可以使晶粒尺寸得到细化。
通过晶粒细化技术，镁合金材料的强度和塑性得到显著提高。
其次，热处理工艺还可以改善镁合金的相组成。
相组成不同的镁合金材料具有不同的力学性能。
例如，镁合金中的二次相可以有效增加材料的强度。
通过热处理工艺，可以改变相组成，增加二次相的含量并优化其分布。
例如，采用固溶处理和时效处理可以显著提高镁合金的强度和塑性。
此外，热处理工艺还可以改变镁合金的晶体结构缺陷。
晶体结构缺陷对材料的力学性能同样具有重要影响。
通过热处理工艺，可以改变材料的晶体结构缺陷，减少缺陷数量和尺寸。
例如，热处理工艺可以通过退火处理来减少材料中的晶界能量和晶界位错，提高材料的强度和塑性。
最后，热处理工艺可以改变镁合金的热处理参数，进一步优化材料的力学性能。
热处理参数包括处理温度、处理时间和冷却速度等。
通过调整这些参数，可以实现不同程度的强化和软化效果。
例如，高温处理可以提高材料的塑性，而低温处理可以提高材料的强度。
通过合理选择热处理参数，可以在强度和塑性之间找到平衡点，实现最佳的力学性能。
综上所述，热处理工艺对镁合金材料的强度和塑性具有显著的优化作用。
通过晶粒细化、相组成调整、晶体结构缺陷控制和热处理参数选择等手段，可以显著提高镁合金材料的力学性能，满足不同应用的需求。
然而，要实现最佳的力学性能，需要在热处理工艺中充分考虑不同因素的综合影响，优化处理方案，并在实际应用中进行适度调整。
在镁合金材料中，热处理工艺不仅可以提高材料的强度和塑性，还可以改善其耐腐蚀性能和疲劳寿命，从而使其在各种工程领域有更广泛的应用。
镁合金滑移面的种类
镁合金滑移面的种类1.引言1.1 概述概述:镁合金作为一种轻质高强度材料，在现代制造业中具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在应用过程中容易受到滑移面的影响，从而影响其力学性能和耐久性。
因此，对于镁合金滑移面的种类进行深入的研究和了解，具有重要的意义。
滑移面是指在金属晶体中形成的位错线或晶界，通过位错运动而导致相对晶格平面上原子的滑动。
通过滑移面的运动，金属材料可以在外力作用下发生塑性变形。
对于镁合金而言，滑移面的种类影响着材料的变形机制和力学性能。
本文旨在对镁合金滑移面的种类进行全面的概述和分类，并探讨其特点和应用。
首先，将介绍镁合金滑移面的定义和作用，以加深对滑移面的理解。
然后，对镁合金滑移面的分类进行详细的介绍，并探讨不同类型滑移面的特点和影响因素。
最后，将总结镁合金滑移面的种类，并讨论其在镁合金研究和应用中的重要性。
了解镁合金滑移面的种类对于开发新的镁合金材料、改进现有材料的性能以及预测材料在实际应用中的行为具有重要意义。
通过深入研究和了解不同滑移面的特点，有助于优化镁合金材料的设计和制备，并提高其力学性能和耐久性。
同时，对镁合金滑移面的研究和应用也为相关行业的发展提供了理论和技术支持。
在接下来的章节中，我们将详细探讨镁合金滑移面的定义、作用以及分类，并分析不同类型滑移面的特点和应用。
通过这些内容的阐述，我们希望能够提高对镁合金滑移面的认识和理解，为镁合金材料的研究和应用提供有益的参考。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
引言部分主要包括三个子部分：概述、文章结构和目的。
首先，我们将简要介绍镁合金滑移面的重要性和研究背景。
然后，我们会详细说明文章的结构和每个部分的内容安排。
最后，我们会明确本文的目的，即希望通过对镁合金滑移面种类的分析，深入了解其分类和特点。
正文部分将分为两个主要子部分：镁合金滑移面的定义和作用，以及镁合金滑移面的分类和特点。
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。