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稀土在镁合金中作用的研究现状作者：杜一鸣来源：《经营管理者·下旬刊》2016年第10期摘要：稀土元素在镁合金中具有阻燃、净化熔体等作用，能有效改善合金的铸造性能：可细化显微组织、形成准晶相、抑制形变织构，提高镁合金的室温及高温强度和塑韧性等力学性能；并改变镁合金表面腐蚀层结构、控制阴极相数量和分布以及影响电化学过程，从而改善镁合金的耐腐蚀性能。
总结了利用稀土元素改善镁合金组织性能的研究现状，并对稀土钱合金的发展前景进行了展望。
关键词：稀土镁合金组织性能现状一、镁合金概述镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度高、比刚度高、减震性高、易加工、易回收等优点，在航天、军工、电子通讯、交通运输等领域有着巨大的应用市场，特别是在全球铁、铝、锌等金属资源紧缺大背景下，镁的资源优势、价格优势、产品优势得到充分发挥，镁合金成为一种迅速崛起的工程材料。
面临国际镁金属材料的高速发展，我国作为镁资源生产和出口大国，对镁合金开展深入研究和应用前期开发工作意义重大。
然而普通镁合金强度偏低、耐热耐蚀等性能较差仍然是制约镁合金大规模应用的瓶颈问题。
大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在±15%范围内，在镁中有较大固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用；可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等；稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用；稀土元素还有很好的时效强化作用，可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。
因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金，使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能，将有效地拓展镁合金的应用领域。
二、稀土的作用1.熔体净化，保护。
稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用，达到除气精炼、净化熔体的效果。
镁合金在熔炼过程中极易氧化燃烧，工业生产镁合金一般采用熔剂覆盖或气体保护法熔炼，但都存在不少缺点，如果能够提高镁合金熔体自身的起燃温度则有可能实现镁合金大气下直接熔炼，这对镁合金的进一步推广应用意义重大。
2021年第1期/第70卷镁合金专题21 V W63Z铸造镁稀土合金回炉料遗传性及晶粒细化特征研究肖旅1’3,陈俩1’2,3,董喜旺1’3,闫薇薇1(1.上海航天精密机械研究所，上海201600; 2.上海交通大学，上海200240;3.上海金属材料近净成形工程技术研究中心，上海201600 )摘要：铸造镁稀土合金因其密度低、比强度高、高温强度高等优势已在航空航天领域得到广泛应用，然而晶粒细化程度不高及高额的制备成本制约了其更广泛的应用。
文中以VW63Z高强耐热铸造镁稀土合金为研究对象，分析了报废铸件、浇注系统料、重熔埚底料三种回炉料的显微组织，在三种回炉料中均发现更多的小颗粒Zr及溶解Zr。
分别以比例相同的三种回炉料作为部分原材料浇注铸件，分析组织及力学性能，并进行成本对比。
结果表明，使用回炉料浇注铸件不仅能够大幅降低制备成本，而且从回炉料中遗传下来的大量优质Zr对晶粒的细化效果优于常规Mg-Zr中间合金新料，并以报废铸件重熔制备的合金组织性能最优。
关键词：镁合金遗传性；晶粒细化；小颗粒Zr;回炉料作者简介：肖旅（1983-),男，研 究员，高性能轻合金材料制备与成形加工。
电 话：133****8189,E-mail: 9075986@通讯作者：陈飼，男，工程师，博士 生，电话：189****0036, E-mail:189****0036@163.中图分类号：TGI4612文献标识码：A文章编号：丨001-4977 (2021) 01-0021-07基金项目：国家自然科学基金（U2037 601 );上海市科学技术委 员会项目（185****9300)。
收稿曰期：2020-09-25。
随着航空航天领域的快速发展，结构件轻量化的需求愈发紧迫，对高性能轻质结构材料的需求也越来越大〜2]。
镁合金作为最轻的金属结构材料，具有较好的可回收性和环境友好性，是结构件轻量化的优选材料13_6]。
我国是镁资源最为丰富的国家，发展高性能镁合金材料技术，可推动镁作为战略资源在航空、航天、兵器等国防领域的应用。
铸造稀土镁合金的研究综述镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、铸造性能好比强度和比刚度高、可回收性强等一系列优点，在航空航天、汽车、电子通信等领域得到广泛应用[1]。
在实际应用中，由于镁合金塑性加工困难，镁合金产品主要以压铸为主[2]。
然而与铸造铝合金相比，常规铸造镁合金的力学性能及耐热性能偏低，从而限制了其进一步应用，通过在铸造镁合金中添加稀土可以显著提高合金的力学性能及耐热性能[3]，进一步扩大其应用范围。
1.铸造稀土镁合金的研究现状常用的铸造稀土镁合金可分为Mg-Al-RE系，Mg-Zn-RE系，Mg-RE系合金3类。
近些年来，主要采用合金化方法来研究铸造稀土镁合金中的微观组织及其对力学性能的影响。
1.1Mg-Al-RE系Mg-Al系合金是常用铸造镁合金。
在Mg-Al系合金中，主要的强化相为低熔点Mg17Al12相。
当使用温度高于120℃时，Mg17Al12相会软化，且晶界附近富Al的过饱和固溶体会发生β-Mg17Al12相的非连续析出，最终导致合金抗蠕变性能的迅速降低。
因此，可以通过改变Mg17Al12相的结构和增添新的热强相来提高合金的力学性能及耐热性能。
由于RE与Al之间可形成热稳定性高的金属间化合物，并充分抑制Mg17Al12相的形成，因此，Mg-Al-RE合金具有较高的室温、高温力学性能和抗蠕变性能。
CUI X P等[4]研究了Pr对压铸AZ91合金组织与力学性能的影响，发现加入0.4%的Pr后，合金中出现了细小的针状Al11Pr3相和少量的Al6Mn6Pr相。
随着Pr的增加，Al6Mn6Pr相增加并随之粗化，Al6Mn6Pr相数量急剧增加。
AZ91-0.8Pr合金具有较优异的力学性能，其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为228MPa、137MPa和6.8%。
Y对AZ91-Sb铸造合金的高温力学性能的影响。
发现在AZ91-0.5Sb合金中加入0.6%的Y后，会有较好的常温和高温力学性能，在150℃时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为191MPa、111MPa和13%。
稀土元素对镁合金晶粒细化的研究综述稀土元素对镁合金晶粒细化的研究综述[摘要]根据稀土元素在镁合金中存在的形式及其作用，综述了稀土Ce、Nd、Y、Er及Sc在镁合金中的晶粒细化效果及其作用机理。
一定量的Ce、Nd、Y、Er及Sc 对镁合金晶粒均有细化作用，根据稀土固溶度的不同，其细化合金晶粒所参加的量也不同；镁合金晶粒开始粗化时所添加的稀土量是随着其在镁合金中的固溶度增加而增大的。
[关键词]镁合金；稀土；晶粒细化；固溶度中图分类号：TQ462+.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X40-0022-01目前，国内外关于RE对镁合金晶粒的影响研究较多，特别是对AZ系列的研究；但是各种RE对不同系列镁合金晶粒的作用规律和机理尚未完全建立起来。
因此有必要针对RE在镁合金晶粒细化方面的研究现状进行综述。
1 Ce对镁合金组织的影响Ce属于轻稀土元素，在镁中的固溶度只有0.75%，作为最常用的晶粒细化剂，不仅能明显提高镁合金的强度及高温稳定性能还能细化镁合金晶粒。
综合Ce对镁合金晶粒的作用可知：Ce在Mg中的固溶度很小，凝固时Ce原子几乎不溶于α-Mg基体，除形成Al4Ce化合物外，局部Ce易富集于固/液界面前沿，在结晶截面前沿造成成分过冷，促进基体晶粒的均质形核，从而细化晶粒。
此外，凝固过程中枝晶间析出的高熔点化合物Al4Ce，很难作为α-Mg在凝固过程中的异质形核核心，但它能吸附在α-Mg晶粒周围阻碍它长大，起细晶强化作用。
大量的Ce的添加引起镁合金晶粒粗化的原因可能在于：Ce在镁中的固溶度只有0.75%，当镁合金中Ce的参加量到达0.8%～0.93%时，在凝固过程中过剩的Ce与Al形成大量Al4Ce化合物，放出大量的结晶潜热，降低了液态金属的过冷度，从而使晶粒细化效果降低，合金开始粗化。
2 Nd对镁合金组织的影响Nd在镁中的固溶度为3.6%，大于Ce的固溶度0.75%，属于轻稀土元素。
当参加1.2%Nd 时，其晶粒最细，晶粒平均直径由145μm减小到42μm。
稀土元素在铸造镁合金中的应用及研究（篇一）咱都知道，这铸造镁合金啊，在工业里头那可是个“潜力股”。
我记得有一回参观一个小型铸造厂，一进厂门，那股子热浪和金属味儿就扑面而来。
车间里头，师傅们正围着熔炉忙活着，铸造镁合金的半成品在一旁堆着，亮闪闪的。
当时我就好奇，这看着挺牛的材料，咋还能变得更厉害呢？这就引出了稀土元素的大作用。
在铸造镁合金里加点稀土，就好比给一道家常菜加了秘制调料。
稀土元素能把镁合金的耐热性往上提一大截。
以前那些用普通镁合金做的发动机部件，温度一高就容易“闹脾气”，变形啦、强度减弱啦，问题一堆。
可加了稀土后，情况大不一样。
就像我朋友那改装车，以前老为发动机过热发愁，后来换了含稀土元素的铸造镁合金部件，跑长途都不带喘气儿的，动力还特足。
这稀土就像给镁合金披上了一层隔热铠甲，让它在高温环境下也能稳稳当当干活。
稀土元素还能给铸造镁合金的机械性能来个“大变身”。
它能钻进镁合金的内部结构，把那些原本松散的原子们团结得紧紧的。
这就使得合金的强度、韧性都蹭蹭往上涨。
我有次不小心把一个含稀土镁合金的小零件摔地上了，本以为得报废，捡起来一看，嘿，就磕了个小印儿，要是普通材料，早裂成两半了。
在铸造过程中，稀土元素还能帮忙赶走那些杂质，让合金液流动得更顺畅，铸出来的成品表面光滑得像镜子似的，废品率都跟着降低了。
不过，这稀土元素在铸造镁合金里的应用，也不是一帆风顺。
一方面，稀土这玩意儿不便宜，怎么合理添加，既能达到效果又不烧钱，是个难题。
就跟咱过日子似的，既要吃得好，又得顾着钱包。
另一方面，添加稀土后的工艺得跟着调整，温度、时间这些参数，师傅们都得重新摸索，就像学一门新厨艺，得反复试验才能做出美味。
但咱有理由相信，随着研究越来越深入，稀土元素和铸造镁合金这对组合，肯定能在工业舞台上大放异彩，以后造飞机、汽车、电子产品啥的，都离不开它们，咱们就等着看它们创造更多奇迹吧！稀土元素在铸造镁合金中的应用及研究（篇二）我之前参与过一个学校里的科研小项目，和铸造镁合金打交道。
2011年8月第24期科技视界Science &technology view镁合金具有比强度、比刚度高,阻尼减震性能优良,机械加工方便,易于回收利用,符合环保要求等特性,在汽车、航空及3C 领域等行业的应用呈现快速的增长,是当今实际生产中采用的最轻的金属结构工程材料[1,2]。
镁合金熔点低、比热容和相变潜热小,与铁的亲和力弱[3],镁合金压铸具有耗能少、充型和凝固速度快、生产周期短、模具使用寿命长等优势。
目前,70%以上采用镁合金压铸成形。
1镁合金压铸设备的研究镁合金用压铸机有热室和冷室两大类。
一般来说,通讯产品等许多小薄壁件采用热室压铸机;大、壁厚及复杂零件,如汽车、摩托车上使用的镁合金件,通常使用冷室压铸机。
镁合金冷室压铸机可采用普通铝合金冷室压铸机,而镁合金热室压铸机广泛采用专门设计的专用压铸机。
近年来美国、日本和英国等国的公司相继成功开发出镁合金半固态触变射压铸造机。
JSW 和Husky 两家公司已于2003年开发出第二代触变注射成形机,目前已研制生产出从6000kN 到20000kN 的半固态铸造用压铸机,成形件重量可达7kg 以上[4]。
据最新报告,国内首台30000kN 镁合金压铸机通过国际鉴定大吨位镁合金压铸机即将投入生产,必将使我国在镁合金材料的应用及压铸业的整体技术水平再上一个台阶。
最近,力劲集团已推出第一台镁合金专用压铸机,压射速度是铝合金压铸的1.5-3倍,型温用循环热煤油等介质可精确制在270±5℃,并实现了外围设备和原辅材料的专业化生产。
在近年,我国在镁合金压铸设备上取得了一定的成绩。
但是,目前的国产压铸机性能与国外先进设备相比有较大差距,液压、电器元件可靠性差,压铸机普遍缺少先进的检测与控制仪表,制约我国镁合金压铸技术的迅速发展。
为此,合理地选择适用的压铸机,是一项技术性和经济性都很强的工作。
2镁合金压铸工艺参数的研究在压铸生产过程中,选择合适的工艺参数是获得优质铸件先决条件。
稀土元素对镁合金强度提升的探索摘要：镁合金由于其质量轻、电磁屏蔽性能优良等优点，其在电子、通信、交通、航空航天、国防军工等领域有着十分广阔的应用前景，近年来电子工业飞速发展，笔记本电脑、手机、摄像机对镁合金零部件需求量日益增大。
但由于镁合金的密排六方晶体结构，塑性较差，不能满足一些产品的性能要求，高延展性、高强度变形镁合金的开发是制约镁合金发展的瓶颈，通过添加稀土元素能明显提高镁合金材料的性能，但成本较高，难于大面积推广，通过试验探索可实现量产的低成本稀土镁合金。
一、项目实施方案：由于稀土中间合金价格比较昂贵，难进行大规模试验，采用了压铸合金试棒的工艺，用万能试验机进行拉力试棒数据测试，获取测试数据，通过对数据的对比分析，确定合适的镁合金方案。
二、项目的实施步骤1、确定压铸拉力试棒的尺寸；2、制作拉力试棒压铸模具；3、制作稀土镁合金；4、压铸稀土镁合金拉力试棒；5、万能试验机对各种试棒的性能进行测试；6、对稀土镁合金试验数据进行分析及试制过程中的经验总结。
三、项目实施过程及各过程的技术总结（1）拉力试棒尺寸确定：压铸试棒的图纸参考GB/T13822-1992，A型拉力试棒主要测试抗拉强度和延伸率，B型拉力试棒主要测试抗拉强度和硬度，B型拉力试棒属于板材型拉力试棒，可兼顾板材的特性，所以两种试棒同时选用。
（2）压铸模具的制作：由于本次属于试验性质，考虑到试验的费用，压铸模具用两板模的方式进行制作，一模出A型和B型拉力试棒各一支，达到经济性指标。
模具浇口、渣包、浇道的制作参考GB/T13822-1992标准，试棒通体不允许有顶杆痕迹，脱模斜度不大于0.5度，同时考虑到镁合金热容低的特性，模具增设加热油路，模具压铸时要用模温机进行加热，分流锥和浇口套位置防止爆裂危险，不增加水冷装置。
（3)压铸工艺的确定：GB/T13822-1992镁合金压铸试棒的标准对压铸工艺规定的比较宽范，镁合金压铸浇铸温度高时会导致晶粒粗大；浇铸温度过低，试棒铸造密实度不足。
新型稀土增强镁合金材料的研究进展与应用前景新型稀土增强镁合金材料的研究进展与应用前景稀土增强镁合金材料是一类新型的高性能材料，具有轻量化、高强度、高刚性和优良的可塑性等优点。
在近年来的研究中，稀土增强镁合金材料表现出了较好的性能，并逐渐在航空航天、汽车制造、电子设备等领域中得到了广泛的应用。
本文将对目前稀土增强镁合金材料的研究进展和应用前景进行探讨。
首先，稀土元素在镁合金中的添加可以显著改善其力学性能。
传统的镁合金材料在室温下的强度和塑性之间存在矛盾，即强度高的材料往往塑性较差。
而稀土元素的添加可以通过细化晶粒、固溶强化和位错与界面的相互作用等机制，有效提高镁合金材料的力学性能。
研究表明，添加稀土元素的镁合金材料在室温下的抗拉强度可达到200-300 MPa，屈服强度可达到100-200 MPa，延伸率可达到10-20%。
这些性能接近于一些传统的结构材料，使得稀土增强镁合金材料在航空航天、汽车制造等领域中具有广泛的应用前景。
其次，稀土增强镁合金材料的研究也取得了在高温环境下的突破。
传统的镁合金材料在高温下容易发生蠕变和组织退火，导致其力学性能的丧失。
而稀土元素在镁合金中的添加可以有效提高材料的高温强度和耐热稳定性。
研究表明，添加稀土元素的镁合金材料在高温环境下的抗拉强度可达到150-250 MPa，屈服强度可达到80-150 MPa。
此外，稀土元素的添加还可以改善镁合金材料的高温抗氧化性能和耐热稳定性，延长材料的使用寿命。
因此，稀土增强镁合金材料在高温环境下的应用前景也是非常广阔的。
然而，稀土增强镁合金材料仍然存在一些挑战和问题需要解决。
首先，稀土元素具有较高的成本和环境风险，其添加会增加材料的制备成本和环境污染。
因此，如何降低稀土材料的添加量或开发替代稀土元素的增强方法是一个亟待解决的问题。
其次，稀土元素的添加对材料的成形性能和可焊性也会产生一定的影响，进一步限制了稀土增强镁合金材料的广泛应用。
一种稀土镁合金材料及其制备方法和稀土镁合金壳体Rare earth magnesium alloys are a type of material that have gained attention for their unique properties and potential applications. These alloys typically consist of a combination of rare earth elements and magnesium, which results in enhanced mechanical and thermal properties compared to conventional magnesium alloys.稀土镁合金是一种备受关注的材料，因其独特的性能和潜在应用而备受关注。
这些合金通常由稀土元素和镁的组合组成，与传统的镁合金相比，具有增强的机械和热性能。
The preparation method of rare earth magnesium alloys involves a series of steps, including the selection of rare earth elements, the melting and casting of the alloy, and the post-processing to achieve the desired properties. The use of rare earth elements in these alloys contributes to their high strength, corrosion resistance, and light weight, making them ideal for various industrial applications.稀土镁合金的制备方法涉及一系列步骤，包括稀土元素的选择，合金的熔化和铸造，以及后处理以实现所需的性能。
铸造稀土镁合金1 稀土镁合金的背景稀土镁合金是一种重要的轻质高强材料，由于其高强度、耐腐蚀性和较低的密度，被广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。
将稀土元素掺入镁中，不仅能改善镁的塑性、延展性和高温稳定性，而且还可以增强材料对抗腐蚀和疲劳损伤的能力。
2 铸造稀土镁合金的方法在制备稀土镁合金时，铸造方法是一种常用的方法。
一般来说，铸造稀土镁合金需要以下步骤：2.1 原材料选择首先需要选择高纯度的镁、铝、锰、锆等金属材料作为合金原料。
同时，还需要选择适量的稀土元素进行掺杂。
根据合金配方的不同，合金中稀土元素的含量和种类也会有所差异。
2.2 材料预处理在进行铸造前，需要对合金原料进行预处理。
一般来说，会对镁合金进行气体保护熔炼，采用定向结晶等方法，以提高合金的结晶度和致密度。
同时，还需要对原材料进行化学成分分析以控制合金质量。
2.3 铸造过程铸造过程中，需要将预处理后的合金料放入炉中进行熔炼。
随后，将熔化的合金料浇注进铸型中，并控制浇注速度、温度等因素，以防止气泡和缺陷的产生。
铸造结束后，需要对合金进行淬火、退火等热处理过程，以进一步提高材料的强度和硬度。
3 铸造稀土镁合金的优点与其他制备方法相比，铸造稀土镁合金具有以下优点：3.1 简单易行相对于其他加工方法，铸造制备稀土镁合金的设备和工艺比较简单，不需要特别复杂的条件和技术。
3.2 适用范围广铸造稀土镁合金的适用范围比较广泛，可以制备不同形状和用途的材料。
3.3 制备成本低相对于其他制备方法，铸造制备稀土镁合金的成本也比较低，可以达到较佳的性价比。
综上所述，铸造稀土镁合金是一种重要的制备方法，可以制备高强度、耐腐蚀和轻质化的合金材料，有着广泛的应用前景。
Mg--RE--Zn稀土变形镁合金组织及力学性能的研究
中期报告
该研究旨在探究Mg-RE-Zn稀土变形镁合金的组织和力学性能。
在研究中期，已经完成了以下工作：
1. 合金制备：通过真空感应熔炼法制备出了Mg-RE-Zn合金，其中RE为稀土元素（Ce、La、Nd）。
实验中使用纯度大于99.9%的原料进行制备，并严格控制了熔炼工艺，以确保合金的成分和均匀度。
2. 组织表征：采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等技术对Mg-RE-Zn合金的组织进行了观察和分析。
研究发现，稀土元素的加入可以细化合金的晶粒，同时形成大量的细小稀土相。
这些稀土相的存在可以有效地阻碍晶格滑移，提高材料的力学性能。
3. 力学性能测试：采用万能材料测试机对Mg-RE-Zn合金进行了拉伸和压缩测试。
研究发现，Mg-RE-Zn合金具有优异的力学性能，如高强度、高塑性和良好的屈服比值。
随着稀土元素含量的增加，合金的力学性能有所提高。
综上所述，该研究通过制备Mg-RE-Zn稀土变形镁合金以及对其组织和力学性能的研究，为镁合金的开发和应用提供了一定的理论和实验基础。
未来的研究方向将集中于优化合金组织和进一步提高合金的力学性能。
铸造镁合金一、前言铸造镁合金是一种广泛应用于航空、汽车等领域的轻质高强材料，其具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。
本文将从铸造镁合金的材料特性、制备工艺、应用领域等方面进行详细介绍。
二、铸造镁合金的材料特性1. 轻质高强铸造镁合金具有极低的密度和高强度，其密度仅为铝的2/3，钢的1/4，但其比强度却超过了许多传统材料。
这使得铸造镁合金成为制造轻量化零部件的理想选择。
2. 良好的耐腐蚀性能由于镁本身就具有良好的耐腐蚀性能，在制备过程中添加适量的稀土元素可以进一步提高其耐腐蚀性能。
因此，铸造镁合金在汽车、航空等领域中被广泛应用。
3. 优异的机械性能铸造镁合金具有优异的机械性能，如高比强度、高刚度和良好的抗拉伸性能。
这些性能使得铸造镁合金在制造高强度零部件时具有很大的优势。
三、铸造镁合金的制备工艺1. 原料准备铸造镁合金的原料主要包括镁、稀土元素和其他添加剂。
其中，稀土元素是一种重要的添加剂，可以提高铸造镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
2. 熔炼将原料放入熔炉中进行熔炼，通过恰当的温度控制和搅拌来保证原料充分混合。
在熔炼过程中，需要注意控制氧化物和杂质的含量，以保证最终产品的质量。
3. 铸造将熔融的铸造镁合金倒入预先准备好的铸型中进行冷却。
在冷却过程中，需要注意控制温度和冷却速率，以避免产生缺陷或变形等问题。
4. 后处理对于已经完成铸造的铸造镁合金件，在后处理过程中需要进行去毛刺、修整、表面处理等工艺，以达到最终要求。
四、应用领域1. 航空航天领域铸造镁合金在航空航天领域中被广泛应用，如制造飞机发动机零部件、导弹外壳等。
2. 汽车工业汽车工业是铸造镁合金的主要应用领域之一。
铸造镁合金可以用于制造汽车引擎、变速箱、底盘等零部件，具有轻量化和节能的优势。
3. 电子行业铸造镁合金还可以用于制造电子产品，如笔记本电脑外壳、手机外壳等。
其轻量化的特性使得电子产品更加便携和易于携带。
五、结语总之，铸造镁合金是一种具有广泛应用前景的材料。
对镁合金铸造成型技术的研究分析摘要：随着我国汽车生产行业的大力发展，镁合金在汽车轻量化中的使用越来越广泛。
为了满足其使用要求，镁合金的铸造技术获得了广泛的发展空间。
在镁合金的铸造过程中有真空低压消失模铸造技术、充氧压铸技术和挤压铸造技术等。
本文针对国内外的镁合金铸造技术进行综合论述，分析了镁合金在我国的发展现状，对其发展前景进行了展望。
关键词：镁合金；铸造成型技术；研究分析铸造工艺的历史可追溯至6000年前，是早期人类就掌握的一种金属热加工工艺。
铸造工艺的使用是一种成本较低的金属成型法，对于一些形状较复杂、工序较多的零件具有明显的铸造优势。
随着人们对于环保的重视和节能的要求，一些综合性能更好的新型材料逐渐产生。
随着世界航空航天事业和交通运输的大力发展，新型的合金材料的研发备受人们瞩目，在众多材料中，镁合金引起本身具有的优质性能被广泛使用，对于镁合金的研究和开发成了众多技术材料研究的重点。
一、镁合金的性能特点镁是常用金属中的一种，其质量较轻且资源较丰富。
在地壳中的含量约有3%，其存在形式以碳酸钙镁和菱镁矿为主，镁的化学性能较活跃，在对其进行采用时，必须要进行合金化，以避免其因空气的接触而产生自燃。
镁合金具有以下的性能特点：（一）镁合金的密度较小，其密度为钢铁的2/9,铝合金的2/3，是合金结构中最轻的一种，在使用时能够有效减少部件的整体重量，降低能耗。
（二）镁合金的强度要高于强度做大的纤维材料和工程塑料，因此其使用程度较广。
（三）镁合金具有较强的阻尼性和吸收性。
因此在汽车中使用可增强其减震效果，保证使用安全性和舒适性。
（四）镁合金具有较高的导热性，其膨胀空间较大，但弹性较差，导热性能较差，在高散热性能的电子产品中具有很高的使用价值。
（五）镁合金具有较高的电磁屏蔽性能，能够有效的防止电磁波的干扰，在手机通讯等产业中被广泛使用。
（六）镁合金易于加工成型，其外观质感较好，可作为电子产品的外壳使用。
（七）镁合金在使用中的收缩程度较小，尺寸较稳定，不会受到外界环境的影响而产生变化，因此在一些工程中也会使用到。
铸造稀土镁合金的研究综述镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、铸造性能好比强度和比刚度高、可回收性强等一系列优点，在航空航天、汽车、电子通信等领域得到广泛应用[1]。
在实际应用中，由于镁合金塑性加工困难，镁合金产品主要以压铸为主[2]。
然而与铸造铝合金相比，常规铸造镁合金的力学性能及耐热性能偏低，从而限制了其进一步应用，通过在铸造镁合金中添加稀土可以显著提高合金的力学性能及耐热性能[3]，进一步扩大其应用范围。
1.铸造稀土镁合金的研究现状常用的铸造稀土镁合金可分为Mg-Al-RE系，Mg-Zn-RE系，Mg-RE系合金3类。
近些年来，主要采用合金化方法来研究铸造稀土镁合金中的微观组织及其对力学性能的影响。
1.1Mg-Al-RE系Mg-Al系合金是常用铸造镁合金。
在Mg-Al系合金中，主要的强化相为低熔点Mg17Al12相。
当使用温度高于120℃时，Mg17Al12相会软化，且晶界附近富Al的过饱和固溶体会发生β-Mg17Al12相的非连续析出，最终导致合金抗蠕变性能的迅速降低。
因此，可以通过改变Mg17Al12相的结构和增添新的热强相来提高合金的力学性能及耐热性能。
由于RE与Al之间可形成热稳定性高的金属间化合物，并充分抑制Mg17Al12相的形成，因此，Mg-Al-RE合金具有较高的室温、高温力学性能和抗蠕变性能。
CUI X P等[4]研究了Pr对压铸AZ91合金组织与力学性能的影响，发现加入0.4%的Pr后，合金中出现了细小的针状Al11Pr3相和少量的Al6Mn6Pr相。
随着Pr的增加，Al6Mn6Pr相增加并随之粗化，Al6Mn6Pr相数量急剧增加。
AZ91-0.8Pr合金具有较优异的力学性能，其室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为228MPa、137MPa和6.8%。
Y对AZ91-Sb铸造合金的高温力学性能的影响。
发现在AZ91-0.5Sb合金中加入0.6%的Y后，会有较好的常温和高温力学性能，在150℃时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为191MPa、111MPa和13%。
继续增加Y的含量，会形成粗大的Al2Y 相，导致组织和成分的不均匀，使合金的力学性能降低。
降低合金中的Al含量，可提高Mg-Al-RE 合金的耐热性能，因此开发出一系列的ＡＥ系稀土镁合金，如：AE21、AE41、AE42等。
ZHANG J等[5]对压铸Mg-4Al-Ce合金的研究表明，加入4%～6%的Ce可显著提高合金的高温性能，尤其是在150~250℃时，屈服强度Mg-4Al合金提高了近60%，其原因归结于晶粒的细化及热稳定性好的Mg11Ce3相的出现。
添加单一稀土元素对合金的力学性能提高有限，而加入多种稀土元素时，由于多种稀土元素间的相互作用，可明显改善合金的力学性能。
1.2 Mg-Zn-RE系9Mg-Zn合金相比Mg-Al合金具有更高的屈服强度，但是，在Mg-Zn合金中，增加Zn含量会使合金在铸造过程中出现热裂倾向和显微缩松，导致合金力学性能降低。
稀土的加入，可以改善Mg-Zn合金的力学性能和抗蠕变性能，因此开发出一系列的ZE系稀土镁合金，如：ZE33、ZE41、ZE53等。
通过对Mg-3.8Zn-2.2Ｃa-Gd合金的研究，发现少量Gd的加入可以显著提高合金的力学性能和抗蠕变性能。
加入1.49%的Gd时，合金具有最优的力学性能和抗蠕变性能。
XU L等[6]研究Nd和Yb对Mg-5.5Zn-0.6Zr合金组织和力学性能的影响，发现Nd和Yb的加入能有效细化晶粒。
经固溶处理后，合金中形成的Mg-Zn-Yb 球状相含量随Nd和Yb的增加而增加，合金的力学性能显著提高。
Mg-5.5Zn-0.6Zr-0.2Nd-1.5Yb合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了255.6MPaMPa、163.6MPa和17.4%。
少量Y加入Mg-Zn合金中会形成Ｗ-Mg3Y2Zn3相和准晶Ｉ-Mg3YZn6相。
一定含量的Ｗ相可以提高合金的力学性能，而Ｉ相为正二十面体准晶相，这种结构可显著提高合金的力学性能。
1.3 Mg-RE系由于单独添加一种稀土元素对合金的力学性能提高有限，因此，Mg-ＲＥ系合金多为多元稀土合金化镁合金。
目前，Mg-ＲＥ系常用的铸造合金主要有ＷＥ系和Mg-Gd-Y系合金。
ＷＥ54合金为第一个在商业上应用的含Y稀土镁合金。
但是，该合金在150℃以上长期使用韧性会降低，因此，降低Y 含量，同时增加Nd含量，开发出了WE43镁合金。
李克杰等[7]对ＷＥ系合金的沉淀相进行了研究。
发现在250℃峰值时效条件下，ＷＥ系合金同时存在着3种亚稳相：β″、β′和β1相。
随着时效时间延长，β1在原位形成β相。
近年来，Mg-Gd-Y系合金由于具有显著的时效强化作用，已成为了新的研究热点。
不同Gd含量对Mg-Gd-Y-Zr合金力学性能的影响。
结果表明，经时效处理后，Gd含量从9%增加到11%，合金的共晶组织随之增加，但合金的力学性能变化较小，都具有优异的力学性能。
其中Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金的室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为358MPa、240MPa和3.7%。
固溶和时效处理对Mg-14Gd-3Y-1.8Zn-0.5Zr合金的组织演化和力学性能的影响，发现随着固溶时间延长，合金的14H-LPSO结构数量随之增加，经498K×16h的时效处理后，合金基体中弥散分布着大量的β′和β1相。
大量的14H-LPSO结构及弥散分布的沉淀相使得合金具有优异的力学性能，其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了366MPa、230MPa和2.8%。
2.铸造稀土镁合金的强化机制作为最轻的盒属结构材料，虽然镁合金有着广泛的应用前景，但总的来说由于其力学性能均不如铝合金，因此要满足镁合金在高技术领域的应用，扩大其应用范围，就必须对镁合金进行强化。
从现有理论上来看，主要有两个途径来提高金属强度：第一种是完全消除其内部缺陷，使其强度接近于理论强度。
但这样获得的高强度并不稳定，如果位错一旦产生就会导致其强度大大降低。
虽然目前能够制出无位错的高强度的金属晶须，但实际应用并不广泛。
另一种强化金属的途径就是在余属中引入大量缺陷（固溶强化、沉淀强化、加工硬化、细品强化等）以阻碍位错的运动，在生产实践中这些强化手段己经广泛应用于多种会属的强化处理。
2.1固溶强化固溶强化是利用点缺陷对会属基体进行的强化。
具体的方式是合会化元素（溶质）溶入基体金属（溶剂）中，使溶质原子在溶剂品格点阵中取代溶剂原子，通过原子错排造成晶格畸变，增大位错运动的阻力，使合会固溶体的强度与硬度增加。
固溶强化根据溶质原子占据的位置不同可分为间隙式和置换式两种方式。
间隙式固溶强化是指碳、氮等小溶质原子嵌入金属基体的品格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成强化效应。
间隙原子在基体中与刃型位错和螺型位错产生弹性交互作用对位错形成钉扎效应，使得金属强度进一步增强。
置换式固溶强化则是溶质原子在溶剂品格点阵处取代溶剂原子，造成基体品格的畸变，由于晶格畸变大都是球面对称的，因而强化效见要比间隙式固溶强化小,但高温下置换式固溶强化的效果强于间隙式固溶体。
2.2细晶强化细晶强化对提高镁合金强度、改善其塑性与韧性具有重要的意义。
晶界能够钉扎位错的滑移与运动，在晶界处产生的应力集中可以激活更多的合金滑移系，从而使合金的整体塑性变形协调能力得到增强，随之提高合金的强度和韧性。
在一般情况下，合金的屈服强度与晶粒尺寸之间的关系可由Hall-Petch 关系式表示[8]：d K y +=0σσ式中，y σ为晶体材料的屈服强度；0σ为晶体材料的晶格间摩擦力；K 为斜率（不同的合金材料Ｋ 值不同）；d 为晶粒尺寸。
从式(1)中可以看出，合金的屈服强度与晶粒尺寸大小的平方根成反比。
由于纯镁是密排六方结构，晶体对称性很低，其滑移系较少，因此它的K值要远大于体心立方和面心立方金属（K≈），所以晶粒细化后，镁合金的力学性能会明显地提高。
加入280~320MPa m稀土后，合金的细晶强化效果更为显著。
2.3沉淀强化沉淀强化又称析出强化，产生沉淀强化的前提条件是：合金元素的固溶度随温度的下降迅速降低。
将具有此特征的镁合金在较高温度下进行固溶处理，得到过饱和固溶体，接着在较低温度下进行时效处理，析出相便会从过饱和固溶体中析出。
如果这些沉淀相具有尺寸细小、分布均匀，与基体保持共格关系且随温度升高粗化不明显等特点，合金便可产生较强的沉淀强化作用。
其强化机理为：析出相能够严重阻碍位错的运动及滑移，从而提高合金的屈服强度。
沉淀强化是稀土镁合金最重要的强化机制。
对Mg-4Y-2.5Nd-0.7Zr（WE43）合金的沉淀强化作用进行了半定量计算，结果表明由沉淀强化引起的合金屈服强度提高了36%。
2.4弥散强化弥散强化颗粒是合金在凝固过程中生成的，通常都具有较高的熔点和很低的溶解度。
在室温环境下，析出相与弥散强化颗粒都可阻碍位错的滑移和运动，使合金得到强化。
但在高温环境下，由于析出相不断粗化、合并及软化，最终导致析出相的强化效果显著减弱；而弥散强化相在高温时性能稳定，能在合金变形时阻碍位错的运动，因此，合金在较高温度时仍具有较好的力学性能。
一般而言，等轴、细小且均匀分布于基体内的弥散相具有较好的强化效果，这些弥散相颗粒具有极强的钉扎作用。
在AZ系镁合金中加入少量RE可形成热稳定性好的Al-RE 弥散相，使得AZ系合金的力学性能及抗蠕变性能得到提高。
3.先进镁合金压铸技术压铸镁合金与其他压铸合金相比，具有较低的密度、熔点、动力学黏度、比热容和相变潜热等特点。
近年来，随着科学技术的快速发展，在传统压铸成形技术（冷室、热室）的基础上，一些新的压铸方法包括真空压铸、充氧压铸、半固态压铸、计算机模拟技术等多种新的成形工艺及技术也相继应用于镁合金生产。
3.1 镁合金真空压铸真空压铸是在压射过程中抽除型腔和压室内的气体，从而减少铸件中的气孔缺陷，提高铸件质量的压铸工艺。
真空压铸镁合金铸件的最小壁厚为1.5～2.0mm。
真空度小于等于80kPa，冲头速率最大达10m/s，充型时间为20~30ms，铸件强度可提高10%以上，韧性提高20%～50% [9]。
另外，雅马哈摩托车公司利用真空压铸，开发CF( YAMAHA ConironedFining Die Casting)压铸技术，对压铸条件进行了精密的控制。
3.2 充氧压铸技术充氧压铸又称为无气孔压铸( Pore-free die cast-ing process，PF) [10]。
该法在金属液充模前，将氧气或其他活性气体充入模穴，置换模穴内的空气，金属液充模时，活性气体与金属液反应生成金属氧化物微粒弥散分布在压铸件内，可消除压铸件内的气体，使压铸件可进行热处理强化。
