稀土元素在鎂合金中的作用及其應(yīng)用

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1、稀土元素在鎂合金中的作用及其應(yīng)用(1).txt愛(ài)情是藝術(shù)，結(jié)婚是技術(shù)，離婚是算術(shù)。這年頭女孩們都在爭(zhēng)做小“腰”精，誰(shuí)還稀罕小“腹”婆呀？高職不如高薪，高薪不如高壽，高壽不如高興。稀土元素在鎂合金中的作用及其應(yīng)用..張景懷1,2,唐定驤1,張洪杰1,王立民1,王..軍1,孟..健1*(1.中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春130022;2.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京100039)摘要:綜述了稀土元素在鎂合金中的主要作用和效果,從冶金物理化學(xué)角度對(duì)稀土元素在鎂合金中的作用行為進(jìn)行了初步分析。結(jié)合中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研

2、究所的初步研究成果介紹了含稀土鎂合金Mg..Zn..RE,Mg..Al..RE,Mg..RE等系列的性能及其應(yīng)用,展示了含稀土鎂合金的優(yōu)良綜合性能,特別是高強(qiáng)、高韌、耐熱和抗蠕變性能、耐腐蝕性能,稀土鎂合金將成為研制高性能鎂合金的重要方向。關(guān)鍵詞:鎂合金;力學(xué)性能;耐熱性;稀土中圖分類(lèi)號(hào):TG146.2;O614.33....文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A....文章編號(hào):0258-7076(2008)05-0659-09....鎂合金是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、減震性高、易加工、易回收等優(yōu)點(diǎn),在航天、軍工、電子通訊、交通

3、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng),特別是在全球鐵、鋁、鋅等金屬資源緊缺大背景下,鎂的資源優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮,鎂合金成為一種迅速崛起的工程材料。面臨國(guó)際鎂金屬材料的高速發(fā)展,我國(guó)作為鎂資源生產(chǎn)和出口大國(guó),對(duì)鎂合金開(kāi)展深入研究和應(yīng)用前期開(kāi)發(fā)工作意義重大。然而目前普通鎂合金強(qiáng)度偏低、耐熱耐蝕等性能較差仍然是制約鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題[1~5]。稀土元素由于具有獨(dú)特的核外電子結(jié)構(gòu),作為一種重要的合金化元素,在冶金、材料領(lǐng)域起著獨(dú)特的作用,例如凈化合金熔體、細(xì)化合金組織、提高合金力學(xué)性能和耐腐蝕性能等。作為合金化元素或微合金化元素,稀

4、土已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鋼鐵及有色金屬合金中[6]。在鎂合金領(lǐng)域,尤其是在耐熱鎂合金領(lǐng)域,稀土突出的凈化、強(qiáng)化性能逐漸被人們認(rèn)識(shí)與把握,稀土被認(rèn)為是耐熱鎂合金中最具使用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Φ暮辖鸹?。我?guó)的鎂資源和稀土資源特別豐富,近年來(lái)國(guó)內(nèi)科研工作者利用這兩大資源優(yōu)勢(shì),對(duì)含稀土鎂合金的研究逐漸系統(tǒng)和深入,同時(shí)致力于開(kāi)發(fā)低成本、高性能的新型稀土鎂合金,對(duì)鎂合金材料及稀土材料的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。本文主要綜述了稀土在鎂合金中的行為,并結(jié)合作者及其研究小組在研發(fā)稀土鎂合金方面的工作介紹了一系列重要的含稀土鎂合金的性能及其應(yīng)用。1..稀土在鎂合金中的行為

5、1.1..稀土在鎂合金中的主要作用與效果1.1.1..熔體凈化作用[7,8]....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。1.1.2..熔體保護(hù)作用[9]....鎂合金在熔煉過(guò)程中極易氧化燃燒,目前工業(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

6、度。1.1.3..細(xì)晶強(qiáng)化作用[10]....稀土元素在固液界面前沿富集引起成分過(guò)冷,過(guò)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....Mg晶粒長(zhǎng)大的作用,進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒的細(xì)化。第32卷..第5期Vol.32.5......................稀..有..金..屬CHINESEJOURNALOFRAREMETALS....................2008年10月Oct.2008..收稿日期:2007-12-06;修訂日期:2008-03-19基金項(xiàng)目:國(guó)家863項(xiàng)目(2006AA03Z520)和中國(guó)科

7、學(xué)院重大項(xiàng)目資助作者簡(jiǎn)介:張景懷(1981-),男,河北人,博士研究生;研究方向:高性能稀土鎂合金*通訊聯(lián)系人(E..mail:jmeng@ciac.jl.cn)根據(jù)Hall..Petch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。1.1.4..固溶強(qiáng)化作用....大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度,稀土原子溶入鎂基體中,增強(qiáng)原子間的結(jié)合力,使基體產(chǎn)生晶格畸變;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

8、,提高合金的強(qiáng)度和高溫蠕變性能。1.1.5..彌散強(qiáng)化作用....稀土與鎂或其他合金化元素在合金凝固過(guò)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