稀土對(duì)改善鎂合金性能的重要作用

鎂密度小、可塑性高、易于加工成型，而且鎂合金材料比其他合金材料更易于回收，被稱為綠色環(huán)保材料，在航天、電子通信、國防工業(yè)、汽車工業(yè)等方面的應(yīng)用比鋁合金等其他合金材料更具優(yōu)勢(shì)。研究表明，在鎂合金中添加稀土元素，可以增強(qiáng)鎂合金的耐熱性、阻燃性、抗拉強(qiáng)度、伸展性能等，使得稀土鎂合金材料作為一種新型高性能材料而廣受重視，近年來發(fā)展迅速。

一，稀土可以改善鎂合金的耐熱性

鎂合金在高溫條件下的耐熱性能較差，抗蠕變性能大大減弱，阻礙了鎂合金的廣泛應(yīng)用，稀土元素可提高鎂合金的耐高溫性能，使鎂合金材料在高溫下抗蠕變能力和抗破壞能力得到加強(qiáng)。據(jù)報(bào)道，在Mg-9Al-Si合金中添加稀土Y可提高其抗蠕變能力。這是因?yàn)?，加入稀土Y后，原合金中的強(qiáng)化相Mg2Si由粗大形貌轉(zhuǎn)變成細(xì)小狀，彌散分布在晶界處，從而使合金抗蠕變能力加強(qiáng)。稀土Y對(duì)Mg-0.8Zr-0.35Zn合金高溫性能也有顯著影響。Y與Mg生成的Mg24Y5作為一種強(qiáng)化相，有較高的熔點(diǎn)，熱穩(wěn)定性良好。當(dāng)溫度升高時(shí)其溶解量依然保持低水平，且彌散分布，因而可阻止合金基體變形，提高高溫下的抗拉強(qiáng)度。另據(jù)報(bào)道，稀土Sm與Mg的原子半徑相近，在鎂合金中添加Sm可提高α-Mg形核率，細(xì)化晶粒；而且在鎂合金中的固溶度較其他稀土元素高很多，生成的稀土化合物熱穩(wěn)定性好，從而提高合金在高溫下的抗蠕變能力。

二，稀土可改善鎂合金的耐蝕性

試驗(yàn)表明，添加稀土Ce,Nd對(duì)鎂合金AZ31耐腐蝕性有很大的影響，在鹽霧腐蝕及電化學(xué)腐蝕時(shí)，腐蝕速率、腐蝕電流密度均降低1倍左右。這是由于稀土的加入使合金中的α-Mg固溶體活性下降，耐腐蝕能力增強(qiáng)，還生成稀土與Mg,Al的化合物，分布在晶界上，并使Mg17Al2相在晶界上的分布均勻化，這些都提高了鎂合金的抗腐蝕能力。稀土Ce,La對(duì)鎂合金AM60腐蝕行為也有顯著影響，添加稀土后的合金中出現(xiàn)含稀土的針狀結(jié)構(gòu)物，合金的腐蝕電流密度降低，當(dāng)含1.0%Ce和0.6%La時(shí)，自腐蝕電流密度最小。另據(jù)報(bào)道，La可細(xì)化鎂合金晶粒，使合金中產(chǎn)生強(qiáng)化相。在NaCl溶液中，隨著La含量增加，合金腐蝕速度、腐蝕電流均減小，當(dāng)含0.16%La時(shí)，腐蝕速度降低了6mg/(cm2·d)，腐蝕電位提高了0.072V，腐蝕電流降低了0.413mA，大大提高了鎂合金的耐腐蝕能力。

三，稀土可改善鎂合金的阻燃性能