稀土镁合金与其他镁合金相比，具有更好的的力学性能、耐高温蠕变性能和抗腐蚀能力。

5 Mg-Zn镁合金

Zn是阻尼镁合金研究中的一个重要合金元素，Zn在Mg中有一定固溶度，Zn溶于Mg，与Mg形成细小弥散分布的MgZn化合物相，其对镁合金可以起强化作用。在Mg-Zn合金的基础上加入更多组元，如Y,Zr,RE等，这些元素原子中有的可以溶入α-Mg基体，起固溶强化作用；有些则可以与Mg,Zn作用，形成稳定的弥散分布的化合物相，发挥第二相强化作用；元素Zr可以作为镁合金的异质晶核，提高形核率，使晶粒细化，起到细晶强化作用。

（1）Mg-Zn二元合金 Zn在Mg中的最大固溶度为6。2wt。%，且其固溶度会随温度降低而下降，因此，对Mg-Zn系合金可采取人工时效的方式进行时效强化。室温下合金的平衡组织为α-Mg和MgZn化合物，其中MgZn化合物是温度降低过程中析出强化相。Zn含量为6wt。%时，铸造合金的强度能够达到最大值，Zn含量进一步增大时合金的强度和延伸率反而降低，因此Zn含量小于6wt。%时，合金抗拉强度和屈服强度随着含Zn含量的增加而提高，延伸率降低；当Zn含量大于6wt。%时，抗拉强度和屈服强度随Zn含量增加反而下降，延伸率则继续下降，因此，日常应用的Mg-Zn系合金Zn含量一般都在(4-6)wt。%范围内[25]。此外还有研究发现，在Mg-Zn合金中加入Cu可以有效提高合金的塑性和时效强化程度。

（2）Mg-Zn-RE合金 在Mg-Zn合金的基础上加中稀土元素可以显著改善合金的铸造性能，同时提高抗蠕变性能，因此对Mg-Zn-RE合金有许多的研究[26]。研究结果表明[27],Mg-Zn-RE系合金在凝固过程中优先析出树枝状的α-Mg固溶体枝晶相，其具有亚共晶组织的特征。室温合金组织为α-Mg和Zn-RE化合物的共晶体。这类合金具有时效强化的特性，热处理后含稀土元素的细小耐热相以网状的形式分布于α-Mg基体晶界。因为Mg-Zn二元合金的结晶温度范围相对较大，所以Mg-Zn二元合金的铸造性能较差，易产生热裂和缩松，并且随着含Zn量增加缩松和热裂倾向增大。在Mg-Zn合金加入 一定量的的Zr，形成Mg-Zn-Zr合金，该合金的铸态组织为α-Mg固溶体和块状Mg-Zn化合物。Zr的加入能够有效地改善合金的铸造性能，因为 Zr能有效地使合金晶粒细化[28]，缩小结晶温度范围；Zr还可与镁液中的氢作用形成固态ZrH2化合物，大大减少金属液中的含氢量，可有效减少缩松[29]。但往镁合金中加Zr的工艺较复杂，通常是以中间合金的形式加入，此外，Zr的加入量不宜过多，过多的Zr会导致合金的熔点升高，使高温条件下易挥发的镁合金制备变得困难；另外，过多的Zr与合金中的Zn反应形成稳定的化合物，使Zn从固溶体中分离出来。同时，Zr的密度较大，无论液态还是固态，Zr都不能均匀分布，难以保证合金的稳定性以及均一性，而且加入过多Zr会增加合金成本。

为了解决Mg-Zn-Zr合金中Zn含量高带来的热裂、缩松等问题，在合金中添加稀土金属，同时减少Zn的含量的。添加RE后，合金中形成稳定的Zn-RE化合物，同时大大减少α-Mg固溶体中Zn的含量，使合金的热裂、缩松倾向减小，耐热性能也显著升高[30]。

（3）Mg-Zn-Y-Zr合金 在Mg-Zn-Zr镁合金中加入稀土元素钇，得到Mg-Zn-Y-Zr合金。与其他元素相比，Y在镁合金中有比较大的固溶度，Y的高固溶度使合金形成过饱和固溶体，可以很好地发挥固溶强化和时效强化作用。同时Y的加入提高镁合金的共晶温度点，使合金在凝固过程中形成大量可以在高温条件下稳定存在的第二相。由于合金元素Y的熔点较高，使合金在熔炼凝固过程中得到更多凝结核心，从而使合金晶粒变得细小，晶粒细化导致晶界表面积增加。这种合金晶粒细化，晶界变多的现象可以使合金得到有效的强化。Y的加入还使弥散分布的强化相增多，且变得更加细小，合金金相组织也更加均匀。在该合金中，一部分锌富集在晶界上，钇元素也主要在集中在晶界上，锌钇作用生成Zn-Y相。晶粒内部的少量钇原子一部分固溶在镁基体中，另一部分则与镁形成弥散的Mg -Y相。添加钇元素后，可有效地改善材料的力学性能。