稀土镁合金的结构与性能
高性能稀土镁合金助力汽车行业迈向绿色环保
高性能稀土镁合金助力汽车行业迈向绿色环保稀土镁合金是一种具有广泛应用前景的新材料，尤其在汽车行业中具备独特的优势。
本文将探讨高性能稀土镁合金如何助力汽车行业迈向绿色环保的发展。
1. 引言随着全球环保意识的增强，汽车行业正朝着绿色环保的方向发展。
传统的铝合金和钢材在提升汽车燃油效率和减少二氧化碳排放方面面临着一定的挑战。
而稀土镁合金因其较低的密度、较高的强度和良好的加工性能，正成为汽车行业追求绿色环保的理想材料之一。
2. 稀土镁合金的特性稀土镁合金是由镁和稀土元素组成的合金，其独特的特性使其得到广泛应用。
首先，稀土镁合金具有较低的密度，相比于传统的钢材和铝合金，其密度更低，可以减轻汽车整体重量。
其次，稀土镁合金拥有良好的强度和刚性，能够满足汽车结构的安全性要求。
此外，稀土镁合金还具备优异的耐腐蚀性和良好的耐热性能，能够适应汽车复杂的工作环境。
3. 稀土镁合金在汽车行业中的应用（1）车身结构：稀土镁合金可以应用于汽车的车身结构中，通过替代传统的钢材和铝合金，减轻汽车整体重量，从而提高燃油效率。
稀土镁合金的强度和刚性能够满足车身结构的要求，保证乘员安全。
此外，稀土镁合金的优异耐腐蚀性确保了车身在恶劣环境下的耐久性。
（2）发动机部件：稀土镁合金可以应用于发动机的部件制造，如缸体和曲轴。
稀土镁合金具有良好的耐高温性能和强度，能够承受高温和高压的工作环境，提高发动机的效率和可靠性。
（3）电动车辆：随着电动车辆的兴起，稀土镁合金也在电动车辆中得到广泛应用。
由于稀土镁合金的较低密度，电动车辆使用稀土镁合金材料可以使电池续航里程更长，提高电动车辆的能量利用率。
4. 稀土镁合金的挑战和未来发展稀土镁合金在汽车行业中的应用仍面临一些挑战。
首先，稀土元素的稀缺性和环境影响需要得到合理的管理和利用，以避免对环境产生负面影响。
其次，稀土镁合金的加工和成型技术仍需要进一步改进和发展，以满足汽车行业对材料的高要求。
此外，稀土镁合金的成本仍然较高，降低成本是提高其应用前景的关键。
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。
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%。
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。
稀土镁合金的结构与性能解析
稀土镁合金的结构与性能解析稀土镁合金是一种由稀土元素和镁元素形成的合金材料，主要由镁、铈、钕、铕、钐、铽六种稀土元素组成。
稀土镁合金是一种轻量高强度材料，具有优异的机械性能、耐蚀性能、耐磨性能和良好的低温性能。
因此，在航空航天、汽车制造、兵器装备、新能源等领域都有广泛的应用。
稀土镁合金的晶体结构属于六方最密堆积（hexagonal close-packed, HCP）结构，类似于α-Mg晶格。
稀土元素作为晶格的替位元素进入到晶格中，形成了一种新的晶体结构。
稀土元素常常与镁原子形成化学键而存在，缩短了晶格参数，提高了合金的硬度和强度。
稀土镁合金有许多优异的性能，下面就对其主要性能进行一些简要的说明。
（1）机械性能稀土镁合金具有良好的机械性能，比如高强度、高韧性、高硬度等。
其中，机械强度包括拉伸强度、屈服强度和硬度。
与普通的坯材相比，稀土镁合金的强度明显提高，耐久性也更加优良，可以有效地满足不同工业领域的需求。
（2）耐磨性能稀土镁合金具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，在复杂的工况和恶劣的环境下表现出良好的稳定性。
稀土元素进入晶格中形成稳定的化合物，在镁合金表面形成一层保护膜，可以有效地抵御各种磨损和腐蚀。
此外，微观组织的细小化和均匀化在一定程度上也有助于提高其耐磨性。
（3）低温性能稀土镁合金在低温环境下有优异的性能，如低温强度、低温韧性和低温脆化性能表现良好。
这是由于稀土元素的加入增加了晶体的替代比，缩短了晶格常数，使其在低温下能够保持稳定的晶格结构，从而表现出优异的低温性能。
（4）加工性能稀土镁合金具有良好的加工性能，可利用各种加工技术进行加工，如挤压、轧制、拉伸等。
在机械加工和热加工方面，稀土镁合金的加工性能优于许多金属材料。
此外，加工过程中对金属材料的塑性和韧性等方面的指标也表现出良好的稳定性。
综上所述，稀土镁合金具有优异的机械性能、耐磨性能、低温性能和加工性能等优点，是一种具有广泛应用前景的金属材料。
稀土镁合金
稀土镁合金 稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)。
简称稀土(RE 或R)。
1. Mg-Al-RE 系镁合金组织与性能摘要: 通过铸造和挤压变形工艺, 研究了AE (Mg-Al-RE)系合金的显微组织及稀土和铝含量的变化对AE 系合金显微组织和力学性能的影响. 实验结果表明: AE 系合金的铸态显微组织由M g α-基体相和沿晶界分布的Al4RE, 1712M g A l 相组成. 随着稀土含量的增加,1712M g A l 相逐渐消失, 4A l R E 相的体积分数增加, 并逐渐沿晶界处形成连续网状结构.挤压实验结果显示: AE 系合金具有良好的形变加工性能, 挤压后合金的强度和塑性均比铸态合金大幅度提高. 稀土元素的加入对合金形变过程中的动态再结晶有一定的抑制作用. 在AE 系稀土镁合金中增加Al 含量, 可以使合金的综合力学性能上升到一个较高的水平. 结论1) AE 系合金的铸态显微组织由M g α-基体和沿晶界分布的4A l R E 及1712M g A l 相组成.随着稀土加入量的增加, 1712M g A l 相在显微组织中逐渐消失, 4A l R E 体积分数增加, 并逐渐沿晶界处形成连续网状.2) AE 系列合金具有良好的形变加工性能. 挤压后合金的强度和塑性均比铸态合金大幅度提高.稀土元素的加入对合金形变过程中的动态再结晶有一定的抑制作用.3)在AE 系稀土镁合金中增加A l 含量可以使合金的综合力学性能上升到一个较高的水平.2. 高性能稀土镁合金的研发现状及应用摘要:介绍高性能稀土镁合金中的铸造稀土镁合金、快速凝固稀土镁合金、变形稀土镁合金、稀土耐热镁合金、稀土阻燃镁合金,并对高性能稀土镁合金在国内外的研发现状及在军民品上的应用状况作了较详细的叙述.1 稀土镁合金的研发动向1. 1铸造稀土镁合金传统的镁合金耐热、抗高温蠕变等性能较差,通常只能用于120 ℃以下的场合,达不到交通工具发动机和传动部件需要耐温150～200 ℃、250 ℃甚至更高的要求,从而限制了它的应用. 围绕着如何提高铸造镁合金的力学、耐腐蚀、耐高温、抗蠕变等性能,研究人员对稀土作为镁合金添加剂或合金元素的作用进行了大量研究,取得了瞩目的成绩1. 2快速凝固稀土镁合金快速凝固工艺的原理适于改进镁合金的力学性能. 由于冷却速率相当快,可获得在传统铸造工艺条件下得不到的铸件成分、相结构,如晶粒细小、无偏析、过饱和固溶、亚稳相、化合物细小弥散等. 快速凝固是最新发展的一类制备高性能材料的先进技术,使镁合金的开发进入一个崭新的领域.快速凝固技术的三大类(雾化、流铸和原处熔化) 都可以用于镁合金的生产.通过快速冷却制备的凝固镁合金,由于大量超过平衡溶度的稀土元素固溶到镁中可以大幅度地降低轴比( c/a) ,扩展α- Mg 的固溶区间,激发新的滑移系,从而提高镁合金的塑性变形能力; 也可提高镁合金微观组织的均匀性,避免局部微电池作用,降低了镁合金的腐蚀趋势.1.3 变形稀土镁合金变形稀土镁合金比铸造镁合金具有更高的强度、更好的塑性. 研究表明镁合金在热变形后,组织得到了显著细化,铸造组织缺陷被消除,使得产品的综合力学性能大大提高[2 ] . 发展变形镁合金制品可使镁合金更大地应用于结构件上,如轧制的薄板或厚板、挤压材和锻件. 但由于变形镁合金的开发与研究不够充分,有关稀土对其组织性能影响的研究远不如稀土在铸造镁合金中的研究那么深入和充分,相关的公开专题研究报道相对较少.1.4 稀土耐热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.1.5 稀土阻燃镁合金镁合金常用的阻燃方法为熔剂保护和SF6 混合气体保护;但相对而言,合金化阻燃是一种更理想的阻燃方法. 其机理是在合金中添加特定的合金元素来影响合金氧化的热力学反应与动力学过程,形成具有保护作用的致密的氧化膜,达到阻止合金剧烈氧化的目的. 与熔剂保护和SF6 气体保护相比,合金化阻燃可以消除熔剂夹杂,提高合金的力学性能与抗腐蚀性,消除有害气体对大气的污染. 通过合金化的方法来达到阻燃的目的将是镁合金熔炼阻燃的发展方向.稀土在镁合金中的主要作用与效果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。
稀土镁合金特点
稀土镁合金特点
稀土镁合金是一种新型的轻质高强材料，具有以下几个特点：
1. 轻质高强
稀土镁合金的密度只有铝的2/3，但其强度却比铝合金高出一倍以上。
这使得稀土镁合金在航空航天、汽车、电子等领域有着广泛的应用前景。
2. 耐腐蚀性强
稀土镁合金具有良好的耐腐蚀性，能够在酸、碱、盐等恶劣环境下长
期稳定地工作。
这使得稀土镁合金在海洋工程、化工等领域有着广泛
的应用前景。
3. 抗热性好
稀土镁合金具有良好的抗热性能，能够在高温环境下长期稳定地工作。
这使得稀土镁合金在航空航天、火箭发动机等领域有着广泛的应用前景。
4. 加工性能好
稀土镁合金具有良好的加工性能，能够通过挤压、拉伸、锻造等多种方式进行加工。
这使得稀土镁合金在制造各种复杂形状的零部件时具有优势。
总之，稀土镁合金具有轻质高强、耐腐蚀性强、抗热性好、加工性能好等特点，是一种非常有前途的材料。
随着科技的不断进步，相信稀土镁合金将会在更多的领域得到应用。
常用的稀土镁合金种类
常用的稀土镁合金种类
稀土镁合金是一种高性能的轻质合金，由稀土元素和镁元素组成。
它具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
下面介绍几种常用的稀土镁合金种类。
1. AZ91D合金
AZ91D合金是一种常用的稀土镁合金，由9%铝和1%锌组成，加入稀土元素后，可以提高合金的强度和耐腐蚀性能。
该合金具有优异的机械性能和加工性能，广泛应用于汽车、航空、电子等领域。
2. AM50A合金
AM50A合金是一种含铝的稀土镁合金，由5%铝和0.5%锰组成，加入稀土元素后，可以提高合金的强度和耐腐蚀性能。
该合金具有优异的机械性能和加工性能，广泛应用于汽车、航空、电子等领域。
3. WE43合金
WE43合金是一种高强度的稀土镁合金，由4%铝、3%锆和0.5%稀土元素组成，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
该合金广泛应用于航空、航天、国防等领域，是一种重要的结构材料。
4. ZK60A合金
ZK60A合金是一种含锆的稀土镁合金，由5.5%锌、0.45%锆和0.8%稀土元素组成，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
该合金广泛应用于航空、汽车、电子等领域，是一种重要的结构材料。
稀土镁合金是一种重要的轻质合金，具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
不同种类的稀土镁合金具有不同的组成和性能，可以根据具体的应用需求选择合适的合金。
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Nd对AZ 31镁合金铸态组织和力学性能的影响
Ｅｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｎｅ ｏ ｄ ｙ ｍｉ ｕ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ａ ｓ— － ｃ ａ ｓ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ＡＺ ３ １ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ
移 系较 面 心 立 方 结 构 和 体 心 立 方 结 构 的金 属 要 少， 导致 塑性 变形 困难 ， 影 响 了镁合 金 的开发 和应
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ － ０ １ ０６ － ． 基金项 目：国家重点研发计 划 “ 重点基础材料技术提升与产业化 ”重点专项 （ 编号 ２ ０ １ ６ Ｙ Ｆ Ｂ ０ ３ ０ １ １ ０ ４） 作 者 简 介 ：柏 媛 媛 （ １ ９ ８ ７一），女 ，博 士 研 究 生 ． 通 讯 作 者 ：乐 启 炽 （ １ ９ ６ ８ 一 ），男 ，教 授 ，博 士 生 导 师 ，Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ：ｑ ｉ ｃ ｈ ｉ ｌ ＠ｍ ａ ｉ ｌ ． ｎ ｅ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． Ｃ Ｉ Ｉ ．
的２ ／ ３ ¨ ， 具 有 比强 度 高 、 比 刚度 高 、 电磁 屏 蔽 性 能好 、 机 械加 工性 能好 、 易 回收 等众多 优点 ． 目前 ， 镁 合金 的 主要成 型 方式 之 一 是 铸 造 Ｊ ， 这 是 因为
密排六 方结 构 的镁合金 ， 对 称性极 低 ， 可开 动 的滑
第 １ ６卷 第 １期 ２ ０ １ ７年 ３月
材
料
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。
稀土镁合金中富zn的层错结构
稀土镁合金中富zn的层错结构稀土镁合金是一类具有优异性能的金属材料，其中富锌的层错结构被广泛研究和应用。
稀土镁合金主要由镧系金属和镁组成，其中富锌的层错结构是指在合金中形成稳定的次晶界层错，其中锌与镧和镁原子相互交插排列。
本文将着重介绍稀土镁合金中富锌的层错结构的形成机制、性能以及应用领域。
稀土元素在稀土镁合金中起到了很重要的作用。
稀土元素具有较大的原子半径以及复杂的电子壳层结构，这些特殊的性质使得稀土元素在合金中能够形成稳定的层错结构。
同时，稀土元素还能够提高合金的热稳定性、抗腐蚀性和机械性能。
锌在稀土镁合金中的富集是通过合金的特殊处理方法实现的。
常用的方法包括溶液处理、固溶处理和时效处理等。
在溶液处理过程中，通过将合金浸入含锌的溶液中，使得锌元素能够在合金中富集；固溶处理过程中，通过加热使锌元素溶解在合金中；时效处理过程中则是通过加热和保温使锌元素在合金中形成稳定的层错结构。
通过这些处理方法，合金中的锌含量可以达到几十个百分点，形成稳定的富锌层错结构。
稀土镁合金中的富锌层错结构具有多种优异性能。
首先，富锌的层错结构能够提高合金的机械性能。
锌元素能够与镧和镁元素形成稳定的层错结构，使得合金具有较高的抗拉强度和硬度。
其次，富锌的层错结构能够提高合金的耐腐蚀性能。
锌元素的富集使得合金表面形成了一层致密的氧化膜，能够有效防止合金与外界氧、水等物质接触，从而提高了合金的耐腐蚀性。
最后，富锌的层错结构还能够提高合金的热稳定性。
锌元素的存在能够减缓合金的晶粒长大速度，使得合金在高温下依然能够保持较好的机械性能。
稀土镁合金中富锌的层错结构在多个领域有着广泛的应用。
首先，在航空航天领域中，稀土镁合金可以用于制造航空发动机、飞机部件等，其优秀的机械性能和热稳定性使得这些部件能够在高温和高应力环境下工作。
其次，在汽车工业中，稀土镁合金可以用于制造汽车发动机、底盘部件等，其优良的耐腐蚀性能可以延长汽车的使用寿命。
此外，稀土镁合金还可以用于制造电子设备、光学仪器等领域，其优异的机械性能和热稳定性可以提高设备的性能和寿命。
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。
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。
金属镁 稀土
金属镁稀土金属镁稀土引言：金属镁和稀土是两个与现代工业密切相关的重要材料。
金属镁具有较低的密度、良好的机械性能和优良的耐腐蚀性，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
而稀土元素是一组具有特殊电子结构和独特性质的元素，被广泛应用于新能源、磁性材料、光电器件等领域。
本文将分别介绍金属镁和稀土的特性和应用。
一、金属镁的特性和应用1. 特性：金属镁是一种轻金属，其密度仅为铝的2/3，具有优良的机械性能。
同时，镁具有较高的比热容和导热率，具备良好的散热性能。
此外，镁具有良好的电磁屏蔽性能和耐腐蚀性。
2. 应用：（1）航空航天领域：金属镁具有良好的强度重量比，被广泛应用于航空航天领域。
例如，镁合金在飞机、导弹、火箭等结构件中得到了广泛应用。
（2）汽车工业：镁合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性，因此在汽车工业中得到了广泛应用。
例如，镁合金可以用于汽车发动机和底盘的部件制造，以提高汽车的燃油效率和减轻车身重量。
（3）电子领域：金属镁具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能，适合用于电子产品的外壳和散热器制造。
二、稀土的特性和应用1. 特性：稀土是指周期表中镧系元素和钪、钇两个元素，具有特殊的电子结构和独特的性质。
稀土元素具有良好的磁性、发光性和光学性能，是一种重要的功能材料。
2. 应用：（1）新能源领域：稀土元素在新能源领域的应用非常广泛。
例如，钕铁硼永磁材料中含有稀土元素钕，被广泛应用于电机、发电机和风力发电等设备中。
（2）磁性材料领域：稀土元素具有良好的磁性能，被广泛应用于磁性材料领域。
例如，镧系元素用于制备高性能磁体，可用于电动汽车、电机等领域。
（3）光电器件领域：稀土元素具有良好的发光性能，可用于制备发光二极管（LED）、激光器等光电器件。
此外，稀土元素还可用于制备光纤放大器、太阳能电池等器件。
结论：金属镁和稀土是两种重要的材料，在现代工业中具有广泛的应用前景。
金属镁以其轻质高强的特性，被广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域；而稀土元素则以其特殊的电子结构和独特的性质，被广泛应用于新能源、磁性材料和光电器件等领域。
稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金结构和电化学性能研究
稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金结构和电化学性能研究稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金结构和电化学性能研究引言：氢能作为一种清洁、高效的能源储存方式，受到了广泛关注。
储氢合金是氢能领域中重要的材料之一，具有高的储氢容量和良好的可逆性能。
稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金具有较高的氢容量和储氢速率，被认为是一种潜在的氢储存材料。
本文旨在研究稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金的结构和电化学性能，以进一步了解其在氢储存领域的应用潜力。
一、合金材料的合成与结构表征稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金的合成步骤包括原料的选择、混合、烧结及粉末球磨。
以稀土元素、镁和镍为主要组成部分，按一定配比混合均匀后，在高温下进行烧结，得到均匀的合金块。
之后将合金块进行球磨处理，获得合适的颗粒大小。
合金的结构特性主要通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）进行表征。
XRD可以确定合金的晶体结构和相组成，而SEM则可以观察合金颗粒的形貌和大小分布。
研究结果表明，稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金具有较为均匀的化学组成和微细的颗粒尺寸，表现出良好的结晶性和形貌特征。
二、储氢性能的测试与分析储氢合金的性能评价主要包括容量、吸放氢速率、循环稳定性等方面。
储氢容量是评价储氢合金储氢性能的重要指标之一。
通过高压气相法测试得到稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金的最大储氢容量为XXX mL/g。
吸放氢速率是指单位时间内材料吸放氢量的变化量，也是一个考察合金储氢性能的重要指标。
循环吸放实验结果显示，该合金在常温下具有较好的吸氢速率和放氢速率，表现出较短的吸放氢平衡时间。
循环稳定性是关注的另一个重要性能指标，即合金在多次循环吸放氢后能否保持较好的储氢性能。
经过多次循环吸放实验验证，稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金表现出较好的循环稳定性，储氢容量和吸放氢速率变化较小，保持良好的可逆性能。
三、机理分析与优化策略稀土—镁—镍系A2B7型储氢合金的储氢机理可以从材料结构、电子态和晶格缺陷等方面进行解析。
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。
稀土镁合金
稀土镁合金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。
中文名稀土镁合金外文名containing magnesium alloy含量稀土元素优点密度低、比强度高、比刚度高市场航天、军工、电子通讯出口大国中国材料工程材料目录1简介2作用3常用元素▪ Y▪ Ce▪ Nd▪ Gd▪ La4参考文献1简介RE containing magnesium alloy泛指含有稀土元素（rare earth）的镁合金。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
将稀土元素加入镁合金之后，稀土元素将形成致密的稀土氧化物膜，阻止氧化镁膜的形成，实现对镁合金熔体的保护［4］。
该保护特性在合金熔炼制备难度较高( 如WE43 合金) 的过程中尤为重要。
稀土元素在保护合金熔体不易氧化的同时，还可以对镁合金中的熔炼缺陷进行消除。
图1 为AM60B 合金在加入1% ＲE 前后的合金金相组织图片，从图中可以看出，在AM60B 合金中加入稀土元素后，可以显著消除在AM60B 合金中的黑色缺陷( 主要成分为MgO) ，显著减少合金中的氧化物夹杂等缺陷，提高合金品质。
此外，稀土元素还可以对镁合金熔体中的氧、氢、铁和硫等杂质进行去除，达到对合金的净化作用。
图11． 2 稀土元素对镁合金结构组织的影响镁合金中稀土元素的加入可以加剧合金二次枝晶的形成，减小枝晶间距，使晶粒内部组织得到有效的细化作用，从而实现对合金性能的强化效果。
图2 为AM60B 合金在加入1%ＲE 前后的SEM测试结果对比。
从图中可以看出，1%的稀土元素加入AM60B 合金后，可以显著细化合金晶粒。
在未加入稀土时，AM60B 合金中的铸态组织为( α-Mg 基体、Al8Mn5相及( β-Mg17 Al12相; 当稀土元素加入合金后，稀土元素与合金中的铝元素形成针状的合金强化相Al11 ＲE3及Al10 ＲE2Mn7，相应减少粗大( β-Mg17Al12相的数量。
富铝稀土相的出现可以显著降低高温下的固溶－析出效应，在一定程度上对晶界起到钉扎的效果［11，12］，对晶界滑动起到阻碍作用，强化合金基体; 同时富铝稀土相具有较高的熔点及在( α-Mg 基体中较低的扩散速率，因此，稀土的加入可以显著改善镁合金的内部组织，提高合金的高温性能及强度。
图21． 3 稀土元素对镁合金综合性能的改进镁合金中引入稀土元素，可以显著改善镁合金的力学性能、抗疲劳性能、耐摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能等等。
稀土元素的添加可以去除镁合金熔体中的杂质元素以及氧化性熔渣; 改变镁合金的微观组织，细化( α－ Mg 基体及( β－ Mg17Al12等第二相，形成稀土合金相，有效降低( 相的电偶阴极效应［13，14］，扩大镁基体的钝化pH 值范围; 所形成多元稀土氧化膜可对镁合金起到保护作用。
依据1． 2 中所述，稀土元素可以显著细化镁合金晶粒，结合Hall －Petch 关系式［5］( 式1) ，多晶体的屈服强度与晶粒尺寸呈反比关系，晶粒尺寸的减小可提高合金的屈服强度，并且针对镁合金的密排六方金属结构具有比相对面心立方和体心立方晶体更为显著的影响效果。
利用稀土元素的细晶强化作用，可以同时改善镁合金的韧性与塑性，是稀土元素对镁合金的重要强化方式。
σy = σi + ky槡D( 1)式中: σ为位错在基体金属中的运动阻力，ky为晶体类型有关的常数，D 为晶粒平均直径。
同时，稀土元素在熔炼过程中通过固溶强化、弥散强化以及时效沉淀强化作用，形成对合金性能有益的金属间化合物和析出沉淀相，实现晶界的净化与晶界强度的增加; 宏观角度表现为稀土元素的加入可以在镁合金表面形成致密的腐蚀产物膜以限制镁合金的腐蚀( Fe、Ni、O 及S 元素等对合金组织结构的影响) 、较少合金气孔与裂纹以加强耐磨及抗疲劳性能( 降低组织疏松及氧化作用) ，从而对合金所受破坏效应进行抑制，提高镁合金的使用性能。
2.稀土元素增强镁合金的抗高温蠕变性能2.1镁合金的高温蠕变机理蠕变是指材料在较高温度和恒定载荷作用下缓慢塑性变形的过程，蠕变温度通常在０．５Ｔｍ（金属的熔点）以上。
与常规塑性变形相比，蠕变的主要特征有：所有固体材料都能发生蠕变，其机制取决于应力和温度，并且蠕变是能量驱动的过程，过程中系统能量降低［6］。
在微观机制上，蠕变过程与常温拉伸过程相比，不仅滑移系增加而且还出现晶界滑移。
一般来说，镁合金大多属于六方结构，只有３个独立滑移系。
根据ｖｏｎＭｉｓｅｓ屈服准则，若多晶体材料发生塑性变形并在晶界上仍保持完整，则每个晶粒必须至少有５个独立滑移系，因而常温下镁合金的塑性变形能力较差。
但在高温蠕变过程中存在晶界滑移，这将至少提供另外２个有效滑移系，此时满足ＶｏｎＭｉｓｅｓ准则。
因此，镁合金易发生高温蠕变［６］。
表１镁合金中常见含稀土的析出相及其熔点镁合金的蠕变机制主要有扩散机制（Ｃｏｂｌｅ机制或Ｎａｂａｒｒｏ－Ｈｅｒｒｉｎｇ机制）、晶界滑移机制ＧＢＳ（Ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｌｉｄｉｎｇ）和位错机制。
目前镁合金蠕变机理的研究大都基于公式Ｐｏｗｅｒ－ｌａｗ的讨论，公式中应力指数ｎ表征合金的蠕变机制［７］，因此计算得到的ｎ值可以用来判别其相应的蠕变机制。
Ｐｏｗｅｒ－ｌａｗ［８，９］公式为：ε＝Ａσｎｅｘｐ［－Ｑ／ＲＴ］式中：Ｔ为温度，Ｒ为气体常数，Ｑ为蠕变激活能，ｎ为应力指数，σ为应力，Ａ为与材料有关的常数，ε为稳态蠕变速率。
当应力过大或是过小时，稳态蠕变速率与应力之间不再遵循指数关系，而是符合幂指关系，此时的应力指数ｎ≈１～２；当ｎ＝３～６时，蠕变可以认为是位错蠕变机制；ｎ＝３时主要是为位错粘滞运动机制；ｎ＝４～６时，改为位错攀移机制；而当ｎ＞７时，通常认为Ｐｏｗｅｒ－ｌａｗ公式失效，其失效原因众多学者一直在研究，但目前还没有一个公认的解释。
需要强调，国外学者ＡＬｕｏ［９］研究了各种Ｍｇ－Ａｌ基镁合金的蠕变，他认为当ｎ＜４时蠕变受晶界滑移控制，当ｎ＞４时蠕变则受位错攀移机制控制。
在镁合金中，加入稀土Ｙ元素可以显著细化晶粒，改善显微组织，从而提高合金在高温下的强度和塑形，增强抗蠕变性能。
上海交通大学的研究者发现，在ＡＭ５０合金中加入微量Ｙ元素，能有效细化合金基体晶粒，提高室温及高温（１５０℃）条件下的抗拉强度及屈服强度，从而改善ＡＭ５０镁合金的抗蠕变性能［7］。
黄晓锋在研究Ｙ元素对Ｍｇ－９Ａｌ－１Ｓｉ合金蠕变抗力和微观组织的影时发现：该合金中主要强化相Ｍｇ２Ｓｉ原本呈粗大的汉字状，分布在晶界周围，在受到应力时，这种汉字状相与基体界面处易产生微裂纹，降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能；但是在合金中加入微量Ｙ元素后，Ｍｇ２Ｓｉ强化相形貌由粗大汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状，组织得到明显改善，合金的室温和高温力学性能均有提高，这说明稀土Ｙ元素的加入明显改善了Ｍｇ－９Ａｌ－１Ｓｉ的抗蠕变性能［8］。
3.稀土镁合金中的长周期堆垛有序结构对镁合金性能的影响近几年，人们对稀土镁合金有了深入的研究，通过向Mg-ＲE( Gd，Y，Tb，Dy，Ho，Tm) 合金中加入Zn，Cu 或Ni 等元素，可形成长周期堆垛有序( long period stacking ordered，LPSO) 结构。
合理调整合金成分、熔炼温度和冷却条件，使溶质原子从统计随机分布状态过渡到规则排列状态，形成一种具有长周期有序结构的有序固溶体。
这种结构包括成分有序化和堆垛层错有序化［9］。
目前发现的有序相结构类型有5 种［10］: 6H，10H，14H，18Ｒ，24Ｒ。
主要发现于Mg-ＲE-Zn 系、Mg-ＲE-Cu系、Mg-ＲE-Ni 系镁合金中。
含有LPSO 相的合金经塑性变形后呈弥散状均匀分布在基体上，同时细化基体晶粒，极大地提高了合金的强韧性，展示出优异的室温和高温力学性能。
)4.总结与展望为了满足我国航空航天& 电子& 汽车& 通讯等领域的需要$ 发挥我国稀土大国的优势$ 应从追求高强& 耐热& 耐蚀等高性能的原则出发$ 充分发挥稀土的潜能&开发新型耐热稀土镁合金和相应的生产工艺%高强度高韧性镁合金的设计和开发已经成为当前乃至未来的一个重要研究发展方向% 寻找有效的强韧化相& 强韧化结构及其控制手段是研究开发高强度高韧性镁合金的关键性基础问题$ 需要综合研究在平衡和非平衡态下的合金成分& 微观结构及晶体缺陷与析出相之间的交互作用机理$ 从而探索镁合金强韧化途径与控制手段$ 为研究开发高强度高韧性镁合金提供有效的理论指导% 具体工作如下' 1.进一步研究稀土元素对镁合金的强韧化& 耐腐蚀和抗蠕变的作用机制#2.优化稀土镁合金系$ 研究多组元稀土元素对镁合金的复合强韧化作用$ 开发高强韧稀土镁合金系#3.采用先进的合金制备工艺$ 通过改变压铸& 快速凝固& 深度塑性变形工艺以及形变热处理等手段$ 进一步提高稀土镁合金的性能#4.降低成本$ 研究微合金化元素对稀土镁合金的作用$ 用微合金化元素替代部分稀土元素$ 开发低成本高性能稀土镁合金成为当前的研究重点。
［1］ Yang Z，Li J P，Guo Y C， et al． Precipitation process and effect on mechanical properties of Mg-9Gd-3Y-0.6Zn-0.5 Zr alloy［J］． Materials Science and Engineering A，2007，454: 247-280．［2］黄晓锋，朱凯，曹喜娟，等．主要稀土元素对镁合金组织和性能的影响［J］．新技术新工艺， 2008，( 11) : 122- 125．［3］范才河，陈刚，严红革，等．稀土在镁及镁合金中的作用［J］．材料导报， 2005， 19 ( 7) : 61-64．［4］聂书红，胡泊，熊守美，等．熔态镁合金在空气/SF6保护气氛中形成的膜特征［J］．材料导报，2005，38( 8) : 1-4．［5］ Blum W，Li Y J，Chen J ， et al． On the Hall-Petch realation between flow stress and grain size［J］． Int J MatＲes， 2006，97 ( 12) : 1661-1666．[6]平修二．金属材料的高温强度理论设计［Ｍ］．北京：科学出版社，１９８３.[7]黄晓峰，王渠东，曾小勤，等．稀土对ＡＭ５０力学性能及高温蠕变的影响［Ｊ］．中国稀土学报，２００４，２２（４）：４９３.[8]黄晓锋,毛祖莉,阎峰云,等．钇对Ｍｇ－９Ａｌ－１Ｓｉ合金蠕变抗力和微观组织的影响[J]中国稀土学报，2006，２４（４）：480. ［9］ Zhang S，Yuan G Y，Lu C，Ding W J．Ｒesearch progress in mg-based alloys reinforced by long-period ordered structure ［J］． Materials Ｒeview， 2008， 22( 2) : 61．( 张松，袁广银，卢晨，丁文江．长周期结构增强镁合金的研究进展［J］．材料导报，2008，22( 2) : 61． )［10］ Zhu Y M，Weyland M，Morton A J，Oh-ishi K，HonoK，Nie J F． The building block of long-period structuresin Mg-ＲE-Zn alloys ［J］． Scripta Materialia，2009，60( 11) : 980．。