Ｍａｒ．２０１０
Ｖ０１．５９ＮＯ．３
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ?２５５?
Ｚｒ在镁合金中晶粒细化行为研究进展
孙明－－一，吴国华１’２，戴吉春１’２，庞松１－一，丁文江１’２
（１．上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心，上海２００２４０；
２．上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海２００２４０）
摘要：介绍了ｚｒ在镁合金中的晶粒细化机理及镁合金中加抒方法、以及ｚｒ损耗行为，综述了含ｚｒ镁合金的发展及应用，展望了含Ｚｒ镁合金应关注的方面。
关键词：镁合金；锆；晶粒细化
中图分类号：ＴＧｌ４６．２２文献标识码：Ｂ文章编号：１００ｌ－４９７７（２０ｌＯ）０３—０２５５一０５
ＣｕｒｒｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓＯｆＧｒａｉｎＲｅｆＩｎｅｍｅｎｔＥｆｆｅｃｔＯｆＺｒＯｎ
ＭａｑｎｅＳｉＵｍＡ¨ＯＶ
ＳＵＮＭｉｎ９１一，ＷＵＧｕｏ－ｈｕａｌ一，ＤＡＩＪｊ－ｃｈｕｎｌ一，ＰＡＮＧＳｏｎ９１一，ＤＩＮＧＷｅｎ－ｊｉａｎ９１，２
【１．ＮａｔｉｏｎａＩＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＬｉｇｈｔＡ¨ｏｙＮｅｔＦｏｒｍｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉＶｅｒｓｊｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ：２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ０ｆＭｅｔａＩＭａＩｒｉｘＣｏｍｐＯｓｉｔｅｓ，
ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｌ３ｔｏｎｇＵｎｉＶｅｒｓｌｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔ陷Ｃｔ：Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ０ｆｇｒａｉｎｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｅ仟ｅｃｔ０ｆＺｒｏｎｍａｇｎｅｓｉｕｍａ¨ｏｙ，ｔｈｅｍｅｔｈＯｄｓ０ｆｉｎｔｒＯｄｕｃｉｎｇＺｒｉｎｔＯｍａｇｎｅｓｉｕｍａ¨Ｏｙ，ａｎｄｔｈｅＩＯｓｓｂｅｈａＶｉｏｒ０ｆＺｒｄｕｒｉｎｇａ¨０ｙｓｍｅＩｔｉｎｇｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉＯｎｓＯｆＺｒ．ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌＩｏｙｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＲｅｓｅａｒＣｈｐｒｏｓｐｅＣｔｓ０ｆＺ卜Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍａｇｎｅｓｉｕｍａ¨ｏｙＳａｒｅＩｉｓｔｅｄｆｉｎａＩＩｙ．
Ｋｂｙｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍａ¨ｏｙ：Ｚｒ：ｇｒａｉｎ陀ｆ．ｎｅｍｅｎｔ
镁合金具有轻量化、绿色无污染、高比强度和比刚度、易回收等优点，应用于航空航天、汽车制造、３Ｃ产品等领域，是目前最轻的金属结构材料和２ｌ世纪绿色环保材料【㈨。国内外镁产业动向表明，发达国家在新型镁合金研发、制备和加工、腐蚀与防护以及镁产业的环境问题等方面投入巨大人力和资金四。ｚｒ是镁合金有效的晶粒细化剂，除含Ａｌ、ｈ恤、Ｓｉ等镁合金外（Ｚｒ会与灿、Ｓｉ或Ｍｎ反应而沉淀），镁合金中一般都添加ｚｒ来细化晶粒，同时减小热裂倾向，提高合金的强度、塑性和抗蠕变性；此外，添加酗；可改善合金的耐蚀性嘲。近年来，随着镁合金不断发展，逐渐形成一系列含Ｚｒ的高性能稀土镁合金Ｍｇ－Ｙ－Ｎｄ—ｚｒ（、ⅣＥ）、Ｍ争Ｇｄ—Ｎｄ—Ｚｒ（ＧＮ）、Ｍｇ－Ｄｙ．Ｎｄ．ｚｒ（ＤＮ）、Ｍｇ．Ｇｄ—Ｙ．Ｚｒ（Ｇｗ）等同，推进了高性能镁合金的发展及应用。本文综述了ｚｒ对镁合金晶粒细化的发展历程、加ｚｒ方法、Ｚｒ的损耗行为，ｚｒ对镁合金组织、性能的影响，以及含Ｚｒ镁合金的特点与应用。
１Ｚｒ在镁合金中的晶粒细化机理
１９４７年，德国学者ＳａｕｅｎⅣａｌｄ首次使用Ｚｒ有效细化Ｍｇ．Ｔｈ合金，引起了一系列含ＲＥ镁合金的开发【８】。Ｍ唧ｈｙ和Ｐａ）ｒｌｌｅ的研究也发现ＲＥ和Ｚｒ可同时加入镁中，且Ｚｒ对镁仍具有细化晶粒的作用，使其在商用领域得到发展。在正常冷却速度下，Ｚｒ可以使晶粒尺寸从毫米级细化到５０岫左右【９】，形成等轴晶粒，提高组织均匀性。Ｚｒ的优越作用，促进商用镁合金的发展，包括砂型铸造抗蠕变汽车发动机部件【ｍ】。ＭａＱ‘¨１指出大多数含Ｚｒ镁合金晶粒内部存在富Ｚｒ核，见图１，富ｚｒ核内部有很多细小颗粒，富Ｚｒ区是包晶反应的产物。
图ｌＭｇ．０．３２％荮合金组织
Ｆｉｇ．１Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉ鼯ｏｆＭｇ．０．３２％厅ａｌｌｏｙ
基金项目：国家９７３资助项目（２００７ｃＢ６１３７０１）；上海市优秀学科带头人计划（０８ｘＤｌ４０２０）；中国航天科技集团公司航天科技创新基金（０５０２）。收稿日期：２００９一ＩＩ—１６收到初稿。２００９一１２一１２收到修订稿。
作者简介：孙明（１９８２一），男，安徽萧县人，博士研究生，主要从事镁合金材料研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓ锄＠ｓｊｔＩＩ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者：吴国华（１９６４一），男。江西高安人，教授，博导，主要从事镁合金、铝合金技术研究。Ｅ．ｍａｉｌ：ｇｈ伽＠ｓｊｔｌｌ．ｃｄｕ．姐万方数据