文章编号:１００１-９７３１(２０１４)０５-０５００１-０７
稀土元素对镁合金力学性能影响的研究进展?
张丁非１,２,谌一夏１,潘复生１,２,蒋璐瑶１,胡光山１,余大亮１(１．重庆大学材料科学与工程学院,重庆４０００４５;２．重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆４０００４４)
摘一要:一介绍了稀土元素的种类二特点及与镁基固溶体共存的化合物相,概述了稀土元素对镁合金的净化及细化净化晶粒的作用,通过M g-Al-RE二M g-Zn-RE二M g-Li-RE等合金系列分析了稀土元素对镁合金力学性能的影响,综述了稀土元素对镁合金力学性能的研究及开发进展,展望了稀土元素在镁合金中的应用前景.
关键词:一镁合金;稀土元素;力学性能
中图分类号:一TG１４６．２文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１４．０５．００１
１一引一言
镁及其合金作为现阶段最轻的金属结构材料,具有低密度二高比强度和比刚度二高阻尼性二良好的导热性二优良的机加工性二稳定的零件尺寸二易回收等优点,在航空二航天二汽车工业二运输二电子二通讯二计算机等行业有广泛的应用[１-２].
镁合金由于力学性能不够高二耐蚀性差等不足,限制了镁合金在生产生活中的广泛应用,而当添加少量稀土后,镁合金各种性能可得到大幅提升.狭义上的稀土元素是原子序数为５７~７１的１５个元素:镧(La)二铈(Ce)二镨(Pr)二钕(Nd)二钷(Pm)二钐(Sm)二铕(Eu)二
钆(Gd)二铽(Tb)二镝(D y)二钬(Ho)二铒(Er)二铥(Tm)二镱(Yb)二镥(Lu),又称镧系元素,它们均处于元素周期表第６周期的５７号位置.而广义上的稀土元素则再加上原子序数２１的钪(Sc)和３９的钇(Y),总共１７个元素.稀土元素位于元素周期表的ⅢB族,原子的最外层电子结构相同,都是２个电子,次外层电子结构相似,倒数第３层４f轨道上的电子数从０~１４各不相同;化学性能相差不大,化学性质都很活泼.镁合金和稀土元素都是密排六方晶体结构,因此稀土元素在镁合金中都有较大的固溶度[３].稀土元素中除了Sc以外,其余的１６个元素都可以与M g组成共晶相,大多数的稀土元素在M g中的固溶度都是很大的,表１列出了稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相[４].
表１一稀土元素在镁中的最大固溶度及与镁基固溶体共存的化合物相
Table１Maximum solution of rare earth in ma g nesium and the existin g rare earth com p ounds in ma g nesium
稀土元素(RE)原子系数共晶温度
/K
最大固溶度
质量分数/％原子分数/％与
M g生产的化合物相
Sc２１－２５．９１５．９M g Sc Y３９８３８１２．４３．３５M g２４Y５La５７８８６０．７９０．１４M g１２La Ce５８８６３１．６０．２８M g１２Ce Pr５９８４８１．７０．３１M g１２Pr Nd６０８２１３．６０．６３M g１２Nd Pm６１８２３２．９０．５－Sm６２８１５５．８０．９９M g４１Sm５Eu６３８４４(?０)(?０)M g１７Eu２Gd６４８２１２３．５４．５３M g５Gd Tb６５５３２２４４．５７M g２４Tb５D y６６８３４２５．８４．８３M g２４D y５Ho６７８３８２８．０５．４４M g２４Ho５Er６８８５７３２．７６．５６M g２４Er５Tm６９８６５３１．８６．２６M g２４Tm５Yb７０７８２３．３０．４８M g２Yb Lu７１８８９４１．０８．８０M g２４Lu １００５０
张丁非等:稀土元素对镁合金力学性能影响的研究进展
?基金项目:国家重点基础研究发展计划(９７３计划)资助项目(２００７CB６１３７００);国家十二五科技支撑计划资助项目(２０１１BAE２２B０１-３);科技部国际合作资助项目(２０１０DFR５００１０,２００８DFR５００４０);重庆市科委资助项目(CSTC,
２０１０AA４０４８)
收到初稿日期:２０１３-０６-１７收到修改稿日期:２０１３-１０-１２通讯作者:张丁非,E-mail:zhan g din g fei＠c q u．edu．cn 作者简介:张丁非一(１９６３－),男,湖北黄陂人,教授,博士生导师,主要从事轻合金材料及加工技术研究.