Mg-Al系耐热镁合金中的合金元素及其作用

汽车用镁合金的种类随着汽车工业的发展，使用镁合金作为汽车材料已经成为了一种趋势。

因为镁合金具有质量轻、强度高、抗腐蚀、导热性能好、回收利用率高等优点，可以帮助汽车制造商提高汽车性能并实现轻量化目标。

下面将介绍几种常见的汽车用镁合金。

一、常见的镁合金类型1. AZ31B（Mg-Al-Zn系列）：AZ31B是当前应用最广泛的镁合金之一，主要由镁、铝和锌组成，具有良好的可加工性和稳定的形变能力，制成的零件价格相对较低。

2. ZK60A（Mg-Zn-Zr系列）：ZK60A是具有优异强度和抗腐蚀性能的镁合金，主要由镁、锌和锆组成，广泛应用于战术武器、直升机、飞机等高要求领域。

3. WE43（Mg-Y-Nd系列）: WE43用户要求高强度、耐热性和低密度结构的场合，先进的轻量高温材料配套应用的最佳材料之一。

4. Elektron 21（Mg-Y-Zn系列）：这是一种超轻超强的镁合金，采用其他基本合金体系中不使用的电加工（电流影响热处理）工艺制成。

5. AE42（Mg-Al-RE系列）：AE42是由镁、铝和稀土元素组成的合金，它具有优异的机械性能、良好的耐热性和抗腐蚀性能。

二、镁合金在汽车中的应用1.发动机组件：发动机中的很多组件可以使用镁合金替代传统材料。

如曲轴、曲轴壳体、进气歧管、排气管、水泵、气门及气门杆、油底壳等等。

2.支架系统：支架系统对汽车的安全性和稳定性负有非常重要的作用。

镁合金因其高强度和稳定性，常常被用于车辆悬挂系统和刹车系统等关键零部件，以保证车辆性能和安全。

3.车身结构：镁合金比传统的钢材和铝材更轻，更符合轻量化原则，现在已经成为铝材的有力竞争者，因而可以广泛运用于汽车车身及底盘构部等部位。

4.车轮及其他车身部位：另外，镁合金还可以制成车轮、水箱、行李架等其它部位的零件，使整个汽车的结构更为轻盈，能够提高加速性能、节约燃料等等。

总之，镁合金作为一种新型的轻质材料，广泛地应用于汽车工业中并且有着广阔的应用前景。

MG-2AL-ZN-XGD镁合金耐热性的研究的开题报告题目：MG-2AL-ZN-XGD镁合金耐热性的研究一、选题的意义及背景镁合金因其轻质、高比强度、高比刚度等特点被广泛应用于航空、汽车、电子通讯等领域。

但是，镁合金在高温条件下易发生氧化、蠕变和严重的塑性变形，这严重制约了其应用范围。

因此，研究镁合金在高温条件下的耐热性具有重要的应用价值和理论意义。

二、研究内容和研究方法1. 研究内容：本研究计划选择MG-2AL-ZN-XGD镁合金为研究对象，通过控制合金中XGD（钆、铗、铕等元素）的含量，研究其对镁合金高温性能的影响。

研究内容包括：(1) 采用热重分析仪研究不同含量XGD元素对MG-2AL-ZN镁合金的氧化行为，分析氧化速率和氧化膜的形成情况。

(2) 采用热处理、热膨胀、高温拉伸等测试方法，研究不同含量XGD元素对MG-2AL-ZN镁合金的热稳定性、热膨胀和热应力松弛性能的影响。

(3) 采用扫描电镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜等现代材料表征技术，研究不同含量XGD元素对MG-2AL-ZN镁合金的微观结构和组织性能的影响。

2. 研究方法：本研究将采用实验研究方法，在实验室内进行试样制备和测试。

具体方法如下：(1) 合金试样的制备：选择纯度高的MG、Al、Zn以及不同含量的XGD元素为原料，在惰性气氛下采用真空感应熔炼的方法制备试样。

(2) 试样的测试：使用热重分析仪、热处理设备、热膨胀仪、高温拉伸试验机等设备对试样进行氧化行为、热稳定性、热膨胀、热应力松弛、微观结构和组织性能等测试。

三、预期结果及意义通过研究MG-2AL-ZN-XGD镁合金的耐热性，可以得出以下预测结果：(1) 与普通MG-2AL-ZN镁合金相比，含有XGD元素的合金在高温条件下具有更好的氧化抗性，氧化速率较慢，氧化膜较坚固。

(2) 含有XGD元素的合金具有较好的热稳定性和热膨胀性能，热应力松弛实验结果表明，含有XGD元素的合金具有更好的抗变形能力。

镁 合 金 是 目前 实 际 应 用 中最 轻 的 金 属 结 构 材 料 ， 有重量 轻 、 具 电磁 屏 蔽 效 果 好 、 震 减 振 能 力 抗
强 、易 于机 械加 工 成 形 和易 于 回收再 利 用 等优 点 ，
Ａ Ｚ系 列 上采 取 合金 化 的方法 来 提 高强 度 已经 取得
ｐｏ ｅ ｙ ｔｓ ｅ ｐ ｃｉｅｙＴ ｅ ｅｕｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔｅ ｐ ｉ ｒ ｔ Ｍｇ ａ ｄ／－ １ Ａｌ２ ｐ ａ ｅ ｉ ｌ Ａ１ｍａ ｎ ｓｕ ａｌｙ ｗｅｅ ｒｐ ｒ ｅｔｒｓ ｅ ｔ ｌ． ｒｓ ｌ ｓｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｒ ｔ ｖ ｈ ｓ ｍａｙ Ｏ— ｎ ３ Ｍｇ ７ １ ｈ ｓ ｎ Ｍｇ ５ ｇ ｅｉｍ ｌ ｒ ｏ
裂纹 源 ， 以合金 的伸 长率 降低 。 所
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织 和性能 的影 响规 律 。
１ 试 验 材料 及 方法
当前 ， 制约镁合金作为结构材料广泛应用的问题之
一
是 其力 学 性 能较 差 ， 某 些 对 强度 有特 殊 要 求 的 在
场合下 ， 无法满足要求。这就需要采取适 当的措施
来提高镁合金的强度 ， 压铸 、 挤压 、 合金化都可 以用 来 提 高镁 合 金 的强 度 。但是 压 铸 需要 特 定 的设 备 ， 成 本 比较高 ； 压 则 耗 时较 长 ； 比较 而 言 ， 金 化 挤 相 合 是成本最低 ， 最有效 ， 也是最常用 的方法 。 目 ， 前 在

铝合金中各种主要元素起什么作用硅(Si)是改善流动性能的主要成份。

从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。

但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。

另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

铜(Cu)在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。

不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。

作为杂质的铜(Cu)也是这样。

镁(Mg)铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。

作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si 会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。

铁(Fe)杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。

含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。

含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。

并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。

镍(Ni)和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。

想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响。

锰(Mn)能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。

若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- P+o { T*T f;X}Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。

锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。

再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。

MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。

锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。

合金元素对镁合金性能影响【摘要】镁合金具有优异的性能，随着关键应用技术的不断发展，其应用潜力巨大。

本文简要说明了镁合金的分类，介绍了一些常用合金化元素，如Al、Zn、Mn、Si、Ca、Zr和RE等元素对镁合金性能的影响及机理。

这些合金元素单独或共同影响着镁合金组织和性能。

【关键词】镁合金；分类；合金元素0 前言镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。

加入Al、Zn、Li、Mn、Zr和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度。

镁合金具有以下特点：1）重量轻；2）比强度、比刚度高；3）耐冲击，阻尼吸震性能优良；4）散热性好；5）防电磁波干扰，屏蔽性能良好；6）铸造成型性优良；7）良好的电化学作用，主要用于牺牲阳极。

所以，镁合金主要应用于航空航天工业、汽车工业、摩托车和自行车、船舶工业、通讯电子工业、国防工业、牺牲阳极和其他方面。

[1]目前，镁合金在各领域的应用不断拓宽，市场对镁的需求大幅增长。

作为21世纪令人瞩目的绿色工程材料，汽车轻量化将成为镁应用的主要领域，镁取代铝是汽车材料应用发展的必然趋势，关键应用技术的突破是唯一的短期障碍。

[2]全球镁资源量巨大，而且可完全回收再利用，随着其他金属矿产资源的日渐枯竭，金属镁必将成为继铁、铝之后的第三大金属材料。

1 镁合金分类与各成分影响1.1 镁合金的分类镁合金分类通常采用三种方式：化学成分、是否含Al和Zr和成形工艺。

根据化学成分，以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和RE为基础，组成基本合金系：Mg-Mn，Mg-Al-Mn，Mg-Al-Zn-Mn，Mg-Zr，Mg-Zn-Zr，Mg-RE-Zr，Mg-Ag-RE-Zr，Mg-Y-RE-Zr。

按有无Al，分为含Al镁合金和不含Al镁合金。

按有无Zr，可分含Zr合金和不含Zr合金。

根据加工工艺划分，镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类（图1）。

两者没有严格的区分，铸造镁合金如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为锻造镁合金。

镁合金中各元素的作用
镁合金是一种轻质金属合金，通常由镁、铝、锌、锰等元素组成。

不同元素在镁合金中起着不同的作用：
1. 镁（Mg）是镁合金的主要成分，它的存在使合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点。

镁的加入可以降低合金的密度，提高其比强度和比刚度，使得合金在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。

2. 铝（Al）是常见的合金元素，它可以增加镁合金的强度和硬度，提高耐热性和抗腐蚀性。

铝的加入还可以改善合金的加工性能和热处理性能，使得合金在制造过程中更容易成形和加工。

3. 锌（Zn）的加入可以提高镁合金的强度和耐腐蚀性能，同时也可以改善合金的热处理性能和机械性能，使得合金在高温和高压下仍能保持稳定的性能。

4. 锰（Mn）通常用于提高镁合金的强度和硬度，同时还可以改善合金的热处理性能和耐蚀性能。

锰的加入可以有效地提高合金的抗冲击性和疲劳寿命。

总的来说，镁合金中的各元素都起着不同的作用，它们的合理配比可以使合金具有理想的性能，满足不同领域的需求。

在实际应用中，根据具体的工程要求和制造工艺，可以对合金的成分进行调整，以获得最佳的性能表现。

子、光學元件的干擾。
(4)切削抵抗小，加工性優良
(5)電磁波絕緣性佳
個人電腦、行動電話等設備的晶片使用時發 出的高頻電磁波往往會穿透外殼，互相干擾而變 成雜訊的來源，影響通訊及運算的品質。鎂合金 是金屬，本身即為良導體，可直接扮演電磁遮蔽 之角色，不像塑膠材料需另作導電處理。
(6)導熱性高
一般金屬的熱傳導度是塑膠的數百倍，因此 用於電子產品外殼或零組件時，若是能夠在結構 及熱傳導上綜合設計考量，即可發揮heat sink的 功能，將CPU等電子零件產生的熱量疏導排除。 與其它材料比較(下頁表)，鎂合金的熱傳導度略 低於鋁合金及銅合金，但遠高於鈦合金，比熱則 與水接近，是常用合金中最高者。從筆記型電腦 等產品的散熱需求來考慮，鎂合金外殼傳熱快， 自身又較不容易發燙，無疑是個極佳的選擇。
F:製造狀態 O:退火 H10、H11-略為應變強化 H23、H24、H26-應變強 化及部分退火 T4-固溶處理 T5-只時效處理 T6-固溶後時效處理
不同元素在鎂合金中的影響
元素 鋁
鈹 鈣 銅 鐵 鋰
影響 增加合金的機械強度及硬度，也可以增加凝固 區間使得合金容易鑄造。 可以減少鎂熔湯表面氧化的程度。 具有耐燃的作用，防止鎂湯劇烈氧化。
與其他合金之熱性質比較
鋁合金 銅合金 鋼 鎂合金 鎳合金 鈦合金 鋅合金
熱傳導度(W/m-。C) 121~239 29~234 15~52 75~138 12~63 8~12 105~113
比熱(J/kg-。C) 880~920 377~435 448~502 1046 381~544 502~544 402
由一個字母組成
由一個字母與數字組成 (和第三部份以”-”記號隔 開)
A鋁、B鉍、C銅、D 鎘、E稀土元素、F 鐵、H釷、K鋯、 L鈹、M錳、N鎳、P 鉛、Q銀、R鉻、S矽 、T錫、W釔、Z鋅

合金元素及其在合金中的作用合金是由两个或更多的金属元素或金属与非金属元素按照一定比例混合而成的固态材料。

在合金中，各个元素的作用是不同的，下面我将详细介绍几种常见的合金元素及其在合金中的作用。

1.镍（Ni）：镍是一种重要合金元素，常用于不锈钢、合金钢和高温合金中。

镍能够提高合金的抗腐蚀性能，使合金具有良好的耐酸、耐碱和耐海水腐蚀的能力。

此外，镍还可以提高合金的强度和韧性，增加合金的耐热性能。

2.铬（Cr）：铬是一种常见的合金元素，常用于不锈钢中。

铬能够增加合金的耐蚀性能，形成一层致密、不易被氧化的氧化铬膜，防止氧、水和其他腐蚀介质侵蚀基体材料。

此外，铬还能够提高合金的硬度和高温强度。

3.钼（Mo）：钼是一种高温合金的重要元素，常用于高速钢、硬质合金和高温合金中。

钼能够提高合金的硬度、强度和热稳定性，使合金在高温下仍然保持较好的机械性能。

4.钛（Ti）：钛是一种轻、强度高、耐腐蚀的合金元素，常用于航空航天、汽车、船舶和化工等领域。

钛能够提高合金的强度、刚性和耐腐蚀性能，同时具有较低的密度，可以减轻整个结构的重量。

5.铝（Al）：铝是一种轻量化、高强度的合金元素，常用于航空航天、汽车和建筑等领域。

铝能够提高合金的强度、硬度和耐热性能，同时具有较低的密度和良好的导热性能，使得合金更加轻量化和高效。

6.硅（Si）：硅是一种常见的合金元素，常用于铝合金和镁合金中。

硅能够提高合金的强度和耐磨性能，同时还能够改善合金的铸造性能和热处理性能。

7.钒（V）：钒是一种强化元素，常用于合金钢中。

钒能够提高合金的硬度、强度和耐磨性能，同时还能够在高温下保持较好的韧性和切削性能。

8.锰（Mn）：锰是一种重要的合金元素，常用于耐磨锰板、合金钢和不锈钢中。

锰能够提高合金的硬度、强度和耐磨性能，并且可以改善焊接性能、热处理性能和耐蚀性能。

总结起来，不同的合金元素在合金中起到的作用也不同，有的提高合金的抗腐蚀性能，有的提高合金的强度和硬度，有的提高合金的耐高温性能。

镁铝合金对电磁波具有良好的屏蔽效果，可用于 制造电子设备的电磁屏蔽罩、电子封装等部件。
耐腐蚀性
镁铝合金在电子电器领域中也需要具有良好的耐 腐蚀性，以保证电子产品的稳定性和可靠性。
其他领域应用（如建筑、医疗等）
建筑领域
镁铝合金可用于制造建筑门窗、幕墙、装饰材料等部 件，具有质轻、美观、耐腐蚀等优点。
连接技术
研究适用于镁铝合金的高效、可靠的连接技术， 如搅拌摩擦焊、激光焊等，以满足复杂结构件的 制造需求。
表面处理技术
开发先进的表面处理技术，如微弧氧化、化学转 化膜等，提高镁铝合金的耐蚀性和装饰性。
镁铝合金在环保和可持续发展方面的前景
环保性能
镁铝合金具有良好的可回收性和再利用性，符合环保和可持续发展的要求。未来，随着环保意识 的提高和政策的推动，镁铝合金的应用将更加广泛。
导热性
镁铝合金具有良好的导热性能，可用 于制造航空航天器的散热器和热交换 器等部件。
耐腐蚀性
镁铝合金具有良好的耐腐蚀性，能够抵抗 大气、海水等环境的侵蚀，适用于制造航 空航天器的外部构件和内部装饰件。
汽车工业领域应用
轻量化
随着汽车轻量化的趋势，镁铝合 金被广泛应用于汽车车身、发动 机、传动系统等部件的制造，以 降低汽车质量、提高燃油经济性。
镁铝合金在大气环境中能够形成一层致密的氧化膜，有效防止内部金属进一步被氧化，因此具有较好 的耐大气腐蚀性能。
耐化学腐蚀
镁铝合金对于一些常见的化学介质如酸、碱、盐等也具有一定的耐腐蚀性，但强酸强碱环境下耐腐蚀 性较差。
03 镁铝合金的机械性能
抗拉强度与屈服点
抗拉强度
镁铝合金具有较高的抗拉强度，能够承受较 大的拉伸载荷而不发生断裂。这使得镁铝合 金在需要承受拉伸应力的结构件中得到广泛 应用。

主要合金元素在镁合金中的作用镁合金是一种重要的结构材料，它具有低密度、高比强度和良好的加工性能等优点。

而这些优点主要得益于其中的主要合金元素。

本文将从镁合金中主要合金元素的作用入手，为您揭示其中的奥秘。

第一，铝（Al）是镁合金中最常用的合金元素之一。

它的引入可以有效提高镁合金的强度和硬度，同时也有助于改善其耐腐蚀性能。

铝与镁形成固溶体，能够增加晶体的强度，提高合金的抗拉强度和屈服强度。

此外，铝还能够促进镁合金的热处理效果，使其具有更好的机械性能。

第二，锌（Zn）也是常见的镁合金元素之一。

锌可以提高镁合金的耐腐蚀性能，尤其在海洋环境和高温环境中具有显著的效果。

此外，锌还能够改善镁合金的热处理性能，使其具有更好的可塑性和可锻性。

锌还能够增加镁合金的强度和硬度，提高其抗拉强度和屈服强度。

第三，锰（Mn）是镁合金中常用的合金元素之一。

锰可以显著提高镁合金的强度和硬度，同时还能够改善其耐腐蚀性能。

锰与镁形成固溶体，能够增加晶体的强度，提高合金的机械性能。

此外，锰还能够改善镁合金的塑性和可锻性，使其更容易加工和成形。

第四，铝、锌和锰的复合添加可以进一步提高镁合金的性能。

复合添加能够改善合金的晶体结构，增加晶界的强度，提高合金的韧性和抗疲劳性能。

复合添加还能够调整镁合金的相组成，使其具有更好的热稳定性和耐高温性能。

镁合金中的主要合金元素发挥着重要的作用。

铝、锌和锰的添加可以显著提高镁合金的强度、硬度、耐腐蚀性能和加工性能。

通过合理控制合金元素的含量和添加方式，可以获得具有优异综合性能的镁合金材料，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。

镁合金中常见合金元素的作用（上）
（1）铍。

微量的铍能有效降低镁合金在熔融、铸造和焊接过程中金属熔体表面氧化。

目前，压铸镁合金和锻造镁合金都成功地应用了这种特性。

铍含量过高时存在晶粒粗化效应，因此砂铸镁合金中需谨慎使用，变形镁合金也要控制其含量。

（2）铝。

铝是镁合金中常见的合金元素。

铝与镁能形成有限固溶体，在共晶温度下的饱和溶解度为12.7%。

在提高合金强度和硬度的同时，也能拓宽凝固区改善铸造性能。

由于溶解度随温度下降而显著减小，所以镁铝合金可以进行热处理。

含铝量过高时，合金的应力腐蚀倾向加剧，脆性提高。

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（3）锌。

锌在镁中最大固溶度为6.2%，是除铝以外的另一种非常有效的合金化元素，具有固溶强化和时效强化的双重作用。

锌通常与铝结合来提高室温强度。

当镁合金中铝含量为7%-10%且锌添加含量超过1%时，镁合金的热脆性明显增加。

锌也同锆、稀土或钍结合，形成强度较高的沉淀强化镁合金。

高锌镁合金由于结晶温度区间间隔太大，合金流动性大大降低，从而铸造性较差。

此外，锌也能减轻铁、镍存在而引起的腐蚀。

（4）铜。

铜是影响镁合金抗蚀性的元素，添加量不小于0.05%时，显著降低镁合金抗蚀性。

但能提高合金的高温强度。

（5）铁。

与铜一样，铁也是一种影响镁合金抗蚀性元素。

即使极微含量的杂质也能大大降低镁合金的抗蚀性。

通常镁合金中铁平均含量为0.01%-0.03%。

为保证镁合金的抗蚀性，铁含量不得超过0.005%。

第４２卷第１期２０２４年１月 贵州师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｖｏｌ．４２．Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０２４引用格式：赵飞，黄文森．Ａｌ Ｍｇ系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响［Ｊ］．贵州师范大学学报（自然科学版），２０２４，４２（１）：１ １１．［ＺＨＡＯＦ，ＨＵＡＮＧＷＳ．ＴｈｅｒｏｌｅｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎＡｌ Ｍｇａｌｌｏｙｓａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ），２０２４，４２（１）：１ １１．］Ａｌ Ｍｇ系合金中合金化元素作用及其对力学性能的影响赵　飞，黄文森（贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳　５５００２５）摘要：铝镁合金是轻量化材料应用领域中一种重要的金属材料，属于中高强度铝合金，具有较高的塑性、良好的耐蚀性以及优良的焊接性等优势，目前在航空航天、交通运输和军工制造等领域具有广阔的应用前景。

笔者综述了铝镁合金力学性能特点以及用途，介绍了Ａｌ Ｍｇ系合金中的强化机制，重点阐述了Ａｌ Ｍｇ系合金中主合金化元素Ｍｇ及其含量对合金微观组织和力学性能的影响规律及机理，详细论述了Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｙ等微合金化元素的作用以及对Ａｌ Ｍｇ系合金微观组织和力学性能的影响规律。

最后，结合Ａｌ Ｍｇ系合金当前研究现状，提出了今后值得研究的方向。

关键词：Ａｌ Ｍｇ系合金；合金化；强化机制；力学性能中图分类号：ＴＧ１４６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—５５７０（２０２４）０１－０００１－１１ＤＯＩ：１０．１６６１４／ｊ．ｇｚｎｕｊ．ｚｒｂ．２０２４．０１．００１ＴｈｅｒｏｌｅｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎＡｌ ＭｇａｌｌｏｙｓａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓＺＨＡＯＦｅｉ，ＨＵＡＮＧＷｅｎｓｅｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＧｕｉｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌ Ｍｇａｌｌｏｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｍａｔｅｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｔｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｗｉｔｈｈｉｇｈｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ｇｏｏｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅｌｄａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｔｈｅｒａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｌｙｈａｓｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎａｅｒｏ ｓｐａｃｅ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄｍｉｌｉｔａｒｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｐ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎＡｌ Ｍｇａｌｌｏｙｓ，ｆｏ ｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｌａｗａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｍａｉｎａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔＭｇａｎｄｉｔｓｃｏｎｔｅｎｔｏｎｍｉｃｒｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｎＡｌ Ｍｇａｌｌｏｙｓ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｔｈｅｒｏｌｅｏｆＭｎ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｓｃ，Ｅｒ，ＹａｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌ Ｍｇａｌｌｏｙｓ．Ｆｉ ｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆＡｌ Ｍｇｓｅｒｉｅｓａｌｌｏｙｓ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏ ｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌ Ｍｇａｌｌｏｙｓ；ａｌｌｏｙｉｎｇ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ１收稿日期：２０２３－０８－１８基金项目：贵州省重点基金（黔科合基础－ＺＫ［２０２２］重点０２３）；贵州省百层次创新型人才（黔科合平台人才（２０１６）５６５４）作者简介：赵　飞（１９７８－），男，博士，教授，博士生导师，研究方向：高性能金属结构材料、材料加工工艺，Ｅ ｍａｉｌ：ｆｚｈａｏ＠ｇｚｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．０　引言降低能耗，减少环境污染以及节约资源是全球面临的一个十分重要而紧迫的课题，轻量化材料的使用是提高燃油经济性、降低能耗、减少污染的重要举措［１］。

w (A l) 4116 4116 4116 4116 4116 5120 6124 7128 5120 6124 7128
增配成分
w (RE)
w (M n粉 )
0
01907
1115
01907
2130
01907
3145
01907
4160
01907
1115
01907
1115
01907
1115
01907
Abstract: The effec ts of A l and R E (m isch m e ta ls ) con ten ts on m ic rostruc tu res and m echan ica l p rop e rties of A E (M g2A l2R E) se ries a lloys a re stud ied by the p rocesses of casting and ex trusion de2 fo rm a tion. The resu lts show tha t the as2cast m ic rostruc tu res of A E a lloys consist ofα2M g m a trix and in te rm e ta llic com p ounds A l4 R E and M g17 A l12 , d istribu ted in g ra in bounda ries. W ith the inc rease in R E con ten t, the M g17 A l12 p hase d isapp ea rs and the vo lum e f rac tion of A l4 R E inc reases, w h ich fo rm s a con tinuous ne tw o rk in the g ra in bounda ries. P rocess ing of ho t ex trus ion p e rfo rm ed on A E a lloys re2 vea ls tha t they have good defo rm ab ility and bo th the streng th and the duc tility of the a lloys inc rease g rea tly afte r ex trusion. R E res tra ins the dynam ic rec rys ta lliza tion occu rring du ring ex trusion and the inc rease of A l concen tra tion im p roves g rea tly the m echan ica l p rop e rties of the a lloys a t room tem p e r2 a tu re. Key words: w rough t m agnesium a lloy; ra re ea rth; a lum inum ; ex trusion; m ic rostruc tu re; m echan i2

Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的制备及其力学性能研究的开题报告1. 研究背景与意义经过多年的发展，镁合金以其轻量化、高强度、高刚性、耐腐蚀等优越性能，正逐渐成为新一代结构材料的热点研究领域之一。

然而，镁合金的应用还面临着一些挑战，如低耐热性及机械强度不足等。

因此，开发一种新的具有高耐热及高强度的镁合金材料是十分必要和迫切的。

Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金由于其具有优异的力学性能、抗热膨胀性能以及良好的耐腐蚀性等特点，近年来日益受到研究者的关注，具有广阔的应用前景。

因此，对于Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的制备及其力学性能进行研究，不仅有利于推动镁合金应用的发展，还有助于提高我国的制造业竞争力。

2. 研究内容与目标本文主要的研究内容为Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的制备及其力学性能的研究。

具体包括以下几个方面：（1）通过真空熔炼技术制备Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金；（2）对Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金进行热处理，确定最佳热处理工艺；（3）对Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金进行力学性能测试，包括抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等指标；（4）对实验结果进行分析，探究Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的力学性能影响因素。

本文旨在通过以上的研究工作，获得一种可行的Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金制备工艺；研究Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的力学性能，为其实际应用提供可靠的基础数据；探究Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的力学性能影响因素，为其进一步的研究提供指导。

3. 研究方法本文采用如下研究方法：（1）实验制备Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金；（2）对制备好的镁合金进行热处理；（3）对Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金进行力学性能测试，包括抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率等指标；（4）对实验结果进行分析，探究Mg-Al-Zn-Sr-Nd耐热镁合金的力学性能影响因素。

Mg-Al-NdSr耐热镁合金的组织结构与力学性能研究的开题报告一、研究背景与意义随着工业化进程的不断推进，高温合金材料的需求日益增加，特别是在航空、航天、电子、汽车、铁路等领域，要求材料具有良好的高温抗氧化性能、高强度、高韧性、轻质化等特点，因此高温合金材料的研究一直是材料科学界的热点研究领域之一。

镁合金作为一种轻质、高强度、良好的机械性能以及良好的吸能性材料，一直以来备受研究者们的关注。

耐热镁合金作为一种具有高温抗氧化性能的新型高温合金材料，在航空、航天、自动化控制等领域有着广泛的应用前景。

本课题选取了Mg-Al-Nd-Sr四元杂质体系的材料为研究对象，这是一种具有高强度、低密度、高温稳定性、较好的塑性变形及抗疲劳性能的高温合金材料，因此对于其组织结构以及力学性能的研究将会为其在高温工作环境下的应用提供重要的理论依据和技术支持。

二、研究内容本研究将探究Mg-Al-Nd-Sr四元杂质体系的耐热镁合金的组织结构与力学性能，主要包括以下研究内容：（1）合金材料的制备选择质量分数分别为2.5%、2.0%、1.0%、0.5%的Nd、Sr和Al作为加入的四元杂质元素，通过一系列的冶金工艺制备出含有不同添加量的Mg-Al-Nd-Sr合金材料。

（2）材料的组织结构研究采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等成像技术观察合金材料的微观结构；采用X射线衍射技术（XRD）研究合金材料的相结构；应用差热分析仪（DSC）研究其热稳定性及热分解动力学。

（3）材料的力学性能研究应用万能材料试验机测试合金材料在不同工况下的拉伸强度、屈服强度、伸长率等力学性能，并绘制相应的力学性能曲线和微观结构分析图谱。

三、研究方法与技术路线（1）材料制备：采用真空自熔法制备合金材料，熔炼后采用300T水压机将合金坯子压制成材。

（2）材料组织结构研究：采用SEM、TEM、XRD和DSC等多种表征手段对合金材料的组织结构进行观察、分析和研究。

镁合金是一种重要的结构材料，具有低密度、高比强度和良好的机械性能等优点。

然而，晶粒的尺寸对镁合金的力学性能和加工性能有着重要影响。

因此，晶粒细化技术对于提高镁合金的性能至关重要。

以下是一种常见的Mg-Al系铸造镁合金晶粒细化方法和应用：
1. 添加稀土元素：稀土元素（如镧、铈、镨等）是一种常用的晶粒细化剂，它们可以在晶界和晶内形成复杂的相，并且在凝固过程中促进晶核形成，从而细化晶粒。

通过向Mg-Al系镁合金中添加适量的稀土元素，可以有效地实现晶粒细化。

2. 采用合适的凝固工艺：通过优化合金的凝固工艺，如合金的凝固速率、温度梯度等，可以有效控制晶粒的生长，从而实现晶粒细化。

3. 应用Ultrasound振动处理：利用Ultrasound振动可以在合金凝固过程中产生强烈的涡流和剪切力，从而促进晶核的形成和分布，达到晶粒细化的效果。

4. 应用高效的热处理工艺：通过热处理工艺，如时效处理等，可以进一步促进合金晶粒的再细化和均匀化。

应用：
-晶粒细化后的Mg-Al系铸造镁合金可以用于航空航天、汽车轻量化
等领域，提高产品的强度、韧性和耐蚀性。

-在制造高性能运动器材、手持设备外壳等领域中有着广泛的应用前景。

通过上述方法和应用，可以实现Mg-Al系铸造镁合金的晶粒细化，提高其力学性能和加工性能，从而扩大其在工程领域的应用范围。