毕业论文移动版

按照合金的化学成分，镁合金可分为Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Ag、Mg-Th、Mg-Li系等二元系、Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Mn、Mg-Zn-RE等三元系以及一些多元合金。而稀土合金对镁合金有很好的提高其力学性能的作用，具体机理是通过固溶强化、细晶强化、弥散强化等[9,10]。

1.4 含稀土元素镁合金发展概况

稀土元素（RE表示某种稀土元素）从狭义上讲是指镧（La）到镥（Lu）的15种镧系元素,从广义上讲还包括Sc和Y，总计17种元素，稀土元素的性质都比较接近和类似，同时稀土元素具有特殊的核外电子排布以及特殊的化学活性核光、电、磁特性，又被称为工农业的“维生素”和“国防战略物资”，同时稀土元素可以改造和提升传统钢、铁、有色金属及其合金产业。稀土材料包括稀土金属材料和稀土非金属材料，其中稀土镁合金就属于稀土金属材料的一种[11]。

稀土元素是镁合金的主要合金化元素，就现已开发的耐热镁合金中大多数都含有该类元素。其发展阶段如下：第一阶段为1930年左右，人类首次发现在美铝合金中加入稀土元素后，合金的高温性能得到了很好的改善，1937年，德国人Beek和英国人Haughtion展开了富铈稀土镁合金的研发，并开发出了相关的新型镁合金，飞机发动机就运用了该种合金，但是这类合金也有其缺点，就是晶粒较为粗大，在铸件过程中容易产生裂纹，因此该合金在使用上受到了一定的限制。第二阶段为1947年，Sauerwarld发现了在稀土镁合金中加入Zr元素可以有效细化晶粒。由于他的发现，稀土镁合金的工艺得以解决，为以后耐热稀土镁合金的研究和应用奠定了一定的基础，Zr可以与其他元素一同加入可以使合金晶粒细化，提高其综合力学性能。第三阶段为1979年，Drits研究表明添加Y元素后明显改善了镁合金的性能，这是存在于镁合金耐热性能方面的一大重要发现，之后在这个基础上人们开发出了许多耐热高强的WE型合金。第四阶段为20世纪92年代，随着社会的发展进步，各个高科技领域对镁合金有了更多的需求，因此科学家们展开了对Mg-HRE合金即重稀土合金的探索。

通过不断地实验和分析，我们发现在加入少量稀土素元后，镁合金的各种力学性能都能够得到相应的提升[12-14]。如图1.2所示为纯Mg与Mg-RE（稀土元素）合金的拉伸应变曲线，从图中可以得出纯Mg在拉伸过程中只在前3%表现出了比较高的加工硬化，而各种稀土元素掺杂后的镁合金在应力拉伸过程中镁合金表现出了更加均匀化的加工硬化。这就说明由于稀土元素加入使得镁合金比强度和延展性得到了很大的提高。

图1.2 镁和稀土镁合金的拉伸过程应力-应变曲线

1.4.1 稀土元素Dy对镁合金作用研究

Dy是一种重稀土元素，相对原子质量为162.5，固溶度比Y元素在镁合金中的要大，最大固溶度为23.5wt.%，Mg-Dy合金的共晶温度为561摄氏度。同时Dy的添加会增强镁合金的析出强化这一机制，从而使得镁合金的力学性能得到很好的改善，在镁合金中加入一定的Dy元素后，镁合金的高温性能会明显得到改善,同时镁合金的耐高温和抗蠕变性能也明显因为稀土元素的增加而提高。

1.4.2 Mg-Er合金研究

Er是一种重要的稀土元素，相对原子质量为167.26，Er在镁合金中的最大溶解度32.7wt.%，合金的共晶温度为584摄氏度。我们可以发现Er元素在镁合金中的溶解度要比其他的稀土元素要高很多。最早研究者发现Er在铝合金中能起到很好的改善作用，后来人们便在镁合金的研究开发过程中也引入了Er元素并发现Er元素同样在镁合金中起到了很好的改善作用。该元素使镁合金的合金熔液净化，同时使镁合金的组织和室温下的力学性能得到了一定改善，热稳定性也得到了一定的提高，由于Er的加入，会使镁合金中杂质减小也抑制了阴极的析氢反应，这就使镁合金的耐腐蚀性能得到了很大的提高，同时Er的加入并没有很大影响镁合金的塑性变化。 (责任编辑：qin)