稀土元素在镁合金中作用及其应用(1)

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1、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

2、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

3、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。

4、作为合金化元素或微合金化元素,稀土已经被广泛应用于钢铁及有色金属合金中[6]。在镁合金领域,尤其是在耐热镁合金领域,稀土突出的净化、强化性能逐渐被人们认识与把握,稀土被认为是耐热镁合金中最具使用价值和发展潜力的合金化元素。我国的镁资源和稀土资源特别丰富,近年来国内科研工作者利用这两大资源优势,对含稀土镁合金的研究逐渐系统和深入,同时致力于开发低成本、高性能的新型稀土镁合金,对镁合金材料及稀土材料的发展起到极大的推动作用。本文主要综述了稀土在镁合金中的行为,并结合作者及其研究小组在研发稀土镁合金方面的工作介绍了一系列重要的含稀土镁合金的性能及其应

5、用。1..稀土在镁合金中的行为1.1..稀土在镁合金中的主要作用与效果1.1.1..熔体净化作用[7,8]....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。1.1.2..熔体保护作用[9]....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

6、触,大大提高镁合金熔体起燃温度。1.1.3..细晶强化作用[10]....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....Mg晶粒长大的作用,进一步促进了晶粒的细化。第32卷..第5期Vol.32.5......................稀..有..金..属CHINESEJOURNALOFRAREMETALS....................2008年10月Oct.2008..收稿日期:2007-12-06;修订日期:2008-03-19基金项目:国家863项目(2006

7、AA03Z520)和中国科学院重大项目资助作者简介:张景怀(1981-),男,河北人,博士研究生;研究方向:高性能稀土镁合金*通讯联系人(E..mail:jmeng@ciac.jl.cn)根据Hall..Petch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。1.1.4..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

8、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。1.1.5..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