稀土在镁合金中作用的研究现状

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,并对稀土镁合金的发展前景进行了展望。     

稀土镁合金的研究

本文总结了稀土镁合金的研究工作。概要论述了稀土镁合金的发展进程;在稀土元素对镁合金性能影响方面,阐明了稀土元素对镁合金密度、电阻系数和导热系数、热膨胀系数、阻尼容量、晶格常数、弹性模量等物理性能以及对拉伸和蠕变等力学性能的影响。在稀土镁合金微观结构研究方面,总结了稀土相的结构,以及稀土相对合金的强化作用,并提出了我们的一些研究结果。     

稀土镁合金抗高温蠕变性能的研究进展

稀土元素在镁合金中能够细化晶粒尺寸,可以利用其固溶强化和第二相强化机制提高合金力学性能,改善镁合金的抗高温蠕变能力。介绍了镁合金的蠕变机理,以及稀土Y元素、Gd元素、Sc元素和Ce元素对镁合金组织和蠕变性能的影响,综述了目前国内外开发的Mg-Y、Mg-Gd、Mg-Sc、Mg-Ce等一系列稀土镁合金的研发现状,对稀土镁合金的发展现状给予意见,并对稀土镁合金的发展前景进行展望。     

镁合金激光重熔后微弧氧化膜的微观组织和耐蚀性能

为了改善WE43镁合金的耐蚀性能,采用激光重熔(LSM)和微弧氧化(MAO)复合工艺对其表面进行了改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了WE43镁合金及其激光重熔层、微弧氧化膜层和激光重熔-微弧氧化膜层的微观组织、表面形貌和物相;通过GAMARY-Reference 600电化学工作站研究了其腐蚀行为,重点研究了镁合金激光重熔后微弧氧化膜层的微观组织、成分和耐蚀性能。结果表明:激光重熔使WE43镁合金晶粒细化、网状的β-Mg41Nd5相均匀分布和表面稀土元素Y及Nd增加,有效地改善了其耐蚀性能;微弧氧化膜和激光重熔后的微弧氧化膜层都可以显著提高WE43镁合金的耐蚀性能,但后者优于前者。     

新型高强Mg-Zn-Zr-RE合金的微观结构

一、前言 镁合金由于具有低的密度,相对高的比强度和比弹性模量等特点,不仅在航空航天领域,而且在民用产品结构件上,都是具有吸引力的。但由于其强度低,因而影响了应用。多年来,为了改善合金的性能,利用稀土元素在镁合金中的作用,国外已发展了多种系列的稀土镁合金。我国富产稀土资源,发展稀土镁合金具有广阔的前景。在Mg-Zn-Zr系的MB15镁合金基础上,研制了Mg-Zn-Zr-Y合金MB25,以及用富Y混合稀土(MM)代替高品位Y的Mg-Zn-Zr-MM系的MB26,其性能与MB25合金相当。为了进一步利用稀土元素改善合金的性能,研制了低Zn、高RE含量的新型Mg-Zn-Zr-RE系合金,其性能高于MB25和MB26合金。作为研制新型合金的基础,本文通过与MB26合金对比,研究了Mg-Zn-Zr-RE系合金的微观组织与相组成。 二、实验方法     

添加稀土Gd对Mg-6Al镁合金组织和耐蚀性的影响

Mg-6Al镁合金具有较好的铸造性能和力学性能,目前鲜见单一稀土元素对其腐蚀性能影响的报道。通过合金制备、微观组织分析和耐蚀性测试等方法研究了稀土Gd添加量对Mg-6Al镁合金微观组织和耐蚀性能的影响。OM、SEM、EDS、XRD分析结果表明,稀土Gd的添加改善并细化了Mg-6Al合金的铸态组织,形成杆状或块状的Al2Gd新相;动电位极化、浸泡试验等测试结果表明Gd的添加显著提高了Mg-6Al合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,Mg-6Al-2%Gd镁合金的腐蚀速度最小,为0.83 mm/a,且腐蚀后组织较为致密,腐蚀产物和腐蚀坑均变小,Mg-6Al-x Gd合金的腐蚀产物主要为Mg(OH)2。     

稀土在镁及镁合金中的作用

综述了稀土元素在镁合金溶液中去氧化夹杂、除氢和与熔剂的相互作用,以及稀土元素对镁及镁合金的组织、性能、起燃温度、耐蚀性等方面的影响.阐述了RE在镁合金显微组织中细化晶粒、强化晶粒和晶界、提高合金力学性能的机理,以及与氧等元素反应在镁合金表面生成MgO、Al2O3、RE2O3、Mg17Al12组成的致密保护膜和由于Ce、Y、Le等元素的加入形成稀土转化膜对镁合金起燃温度、耐蚀性的作用.并对含稀土镁合金进行了评价与展望.     

稀土元素对镁合金力学行为影响的研究现状

系统论述了不同稀土元素的结构特性,基于镁合金的强化机制,并结合当前稀土镁合金的研究现状,展示了稀土元素的添加对镁合金在强度、塑性及抗蠕变性能等方面带来的变化,尤其是对镁合金塑性的影响.其中,区别于传统的强化机制,对添加稀土元素后出现的LPSO结构相对镁合金性能的影响也进行了重点讨论,进一步对镁合金中的稀土元素合金化后的改性作用及前景进行了探讨和展望.     

镁合金稀土元素合金化研究进展

本文叙述了国内外镁合金稀土元素合金化的研究进展;讨论了稀土元素对镁合金熔体、组织和性能以及耐腐蚀性的影响;分析了镁稀土合金研究存在的问题;指出镁稀土合金是镁合金研究的重要发展方向。     

稀土元素对镁合金力学行为影响的研究现状（英文）

系统论述了不同稀土元素的结构特性,基于镁合金的强化机制,并结合当前稀土镁合金的研究现状,展示了稀土元素的添加对镁合金在强度、塑性及抗蠕变性能等方面带来的变化,尤其是对镁合金塑性的影响。其中,区别于传统的强化机制,对添加稀土元素后出现的LPSO结构相对镁合金性能的影响也进行了重点讨论,进一步对镁合金中的稀土元素合金化后的改性作用及前景进行了探讨和展望。     

稀土变形镁合金的研究和开发

论述了国内外稀土变形镁合金的研究和开发现状,分析了在变形镁合金中添加稀土元素所起的作用以及稀土对合金组织、性能及变形加工能力所产生的影响,总结了稀土变形镁合金中准晶相的形成、作用及研究特点,讨论了稀土变形镁舍金研究和开发中存在的问题和困难,指出稀土变形镁合金是镁合金开发应用中的一个重要发展方向.     

合金元素对AM60B镁合金性能的影响

为提高镁合金的力学性能,将元素Sr和稀土元素Y、Nd加入到AM60B中.采用X光荧光和X射线衍射对合金的化学成分和物相组成进行了分析,研究了合金元素对AM60B镁合金力学性能的影响,采用扫描电子显微镜对合金试样的断口表面进行了观察,对其断裂行为进行了探讨.研究结果表明,Sr和稀土元素Y、Nd使AM60B镁合金的力学性能得到改善,含Sr和稀土元素Nd的AM60B镁合金的断裂强度和延伸率最高,分别达到224.57 MPa和9.25%,比AM60B镁合金分别提高了32%和38%,合金的屈服强度也得到改善.稀土元素Y和Nd的加入,使AM60B镁合金表现出较大的塑性变形能力.     

稀土元素对轧制Mg–Zn–Zr合金板材微观组织和力学性能的影响

目的 为了使Mg–Zn–Zr合金在热加工过后具有良好的力学性能及变形各向同性,在Mg–2Zn–0.5Zr合金中添加不同含量的稀土元素,研究稀土元素对Mg–2Zn–0.5Zr合金轧制后微观组织和力学性能的影响规律,以解决变形镁合金织构强、变形各向异性强的问题。方法 通过添加不同含量（0.2%和0.8%,质量分数）的混合稀土元素,采用轧制的方法制备镁合金板材。通过SEM（扫描电子显微镜）、EDS（能谱仪）、EBSD（背散射电子衍射）和电子万能试验机等对镁合金板材的成分、微观组织、织构以及拉伸过程中的应力–应变曲线进行分析。结果混合稀土元素的添加会明显提高Mg–Zn–Zr合金板材的轧制成形性,可以起到细化晶粒、弱化轧制织构的作用,能够提高材料的伸长率并改善力学性能的各向异性。混合稀土元素会与Mg、Zn在晶界处形成第二相,但并不会影响稀土元素的织构弱化效果。与较低稀土元素（质量分数为0.2%）时相比,当混合稀土元素含量较高时（质量分数为0.8%）,合金材料的力学性能各向异性更优,这主要是由于添加较多的稀土元素,形成了{■}织构,使添加较多稀土元素的合金材料的织构强度更强。结论 随着混合稀土元素...     

稀土在铝、镁合金中的应用

稀土元素作为微量元素加入铝、镁合金中,可以净化合金熔体,细化、变质微观组织,减少夹杂.随着稀土元素加入量的增加,可以显著提高铝、镁合金的综合性能特别是高温力学性能.综述了含稀土铝合金和稀土镁合金的研究、发展和应用现状,着重介绍了稀土对铝镁合金冶炼、工艺和合金化的影响.展望了稀土铝、镁合金的发展前景.     

镁合金表面喷铝防腐蚀层的微观组织分析

在AZ91D镁合金表面热喷铝，用以提高其表面的耐腐蚀性能。采用SEM，EPMA等方法对AZ91D表面喷铝扩散层的组织进行了仔细的观察与分析，发现在防腐蚀层上有大量的Mg17Al12相存在，且呈决状及非连续片状分布。经显微硬度测定，喷铝层硬度较镁合金基体高；腐蚀后这种相凸出于基体，比镁合金基体有较好的耐腐蚀性能。     

合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

添加合金元素即合金化是改善镁合金性质、性能的有效途径。总结了基础合金元素(Al、Zn、Mn、Zr等)和微量合金元素(Ce、La、Sc、Er、Nd、Y、Sm、Ho、Gd及混合稀土等稀土元素和Ca、Sr等碱土金属元素以及Pb、Sn、Sb、Si、Hg、Ga等)对合金化镁合金耐腐蚀性能的影响,评述了失重法、电化学方法等合金化镁合金耐腐蚀性能的主要研究方法,指出了当前镁合金合金化及耐腐蚀性能研究中存在的问题和发展方向。     

均匀化对EK31镁合金组织与腐蚀性能的影响

为了研究均匀化热处理对含有稀土元素Er的EK31镁合金组织及其耐蚀性能的影响,本文利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和化学工作站研究了铸态EK31镁合金在均匀化温度为300,400和500℃,保温时间由0.5 h至8 h热处理后的组织结构和在3.5 wt.%的Na Cl水溶液中的腐蚀行为.结果表明,EK31镁合金主要由基体α-Mg晶粒和β-Zr核相组成.经过300℃×6 h均匀化处理后,合金基体α-Mg中的β-Zr核相溶解扩散,在3.5%Na Cl水溶液中浸泡96 h后的腐蚀速率达到最低,为4.3×10-3mg/(cm2·h);当均匀化温度为400和500℃时,保温时间超过6 h后,在晶界附近富集的稀土元素Er生成Mg24Er5相,使该合金的腐蚀速率上升到1.1×10-2mg/(cm2·h).然而,与其它镁合金相比较,EK31镁合金具有优异的耐蚀性能,其原因为稀土元素Er在晶界附近形成富Er区以及Mg24Er5相的阻碍作用.     

析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响

镁合金由于密度低、比强度高、电磁屏蔽性能良好而广泛应用在航空航天、汽车、数码等重要领域,但其较差的腐蚀性能使进一步应用受到限制。稀土元素原子的晶体结构与Mg原子相同,在α-Mg中具有较大的固溶度,形成的金属间化合物第二相可细化合金晶粒,同时加入稀土元素可改变腐蚀层结构,进而可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能。通过X射线荧光光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、电化学站测试、原子力显微镜等测试设备,表征了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金在3.5%NaCl溶液(质量分数)中的腐蚀速率和腐蚀形貌,研究了析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响。结果表明,稀土元素Y和Sm在镁合金中形成了(Mg, Zn)₃(Y,Sm)和Mg₁₂(Y,Sm)Zn 2种析出相,在合金腐蚀过程中(Mg, Zn)₃(Y,Sm)相最先被腐蚀,随后是α-Mg基体和Mg₁₂(Y,Sm)Zn相。析出相在合金腐蚀过程中形成了均匀的腐蚀产物膜层,增大了合金的电化学阻抗值,腐蚀产物膜层对合金起到了保护作用,有效地降低了合金的腐蚀速率。     

合金元素Nd对AZ系镁合金牺牲阳极材料耐腐蚀和电化学性能的影响

目前,关于稀土元素Nd对镁合金阳极耐腐蚀性和电化学性能影响的报道较少。向AZ31和AZ63镁合金中加入稀土元素Nd,测试了AZ31和AZ63镁合金加入Nd元素前后在3.5%NaCl溶液中的静态析氢腐蚀速率、失重腐蚀速率、极化曲线和电流效率,观察了镁合金试样的显微组织与腐蚀形貌;研究了合金元素Nd对AZ31、AZ63镁合金牺牲阳极的耐腐蚀与电化学性能的影响。结果表明:合金元素Nd的加入能使AZ31、AZ63镁合金晶粒细化、组织均匀,自腐蚀速率降低、电流效率提高;加入Nd元素后,AZ31,AZ63镁合金的阳极极化没有明显增加。     

稀土元素对MB26合金超塑性的影响

通过对稀土元素添加前后镁合金超塑性性能的对比,研究了稀土元素对镁合金超塑性的影响,分析了稀土元素影响镁合金超塑性的原因。