1)熔體凈化作用

   稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵及除夾雜物的作用,從而達到除氣精煉、凈化熔體的效果。

2)改善鎂合金熔鑄過程熔體保護作用。

    鎂合金在熔煉過程中極易氧化燃燒,目前工業(yè)生產(chǎn)鎂合金一般采用熔劑覆蓋或氣體保護法熔煉,但都存在不少缺點。提高鎂合金熔體自身的起燃溫度則有望實現(xiàn)鎂合金在大氣下的直接熔煉,這對鎂合金的進一步推廣應(yīng)用意義重大。稀土元素是鎂合金熔體的表面活性元素,與鎂及合金化元素鋁等的氧化物能夠在熔體表面形成致密的復合氧化物膜,有效阻止熔體和大氣的接觸,大大提高鎂合金熔體的起燃溫度。提高合金液流動性。稀土元素是鎂的表面活性元素,能夠降低合金液的表面張力;稀土元素與鎂能形成簡單的共晶體系;REMg合金結(jié)晶溫度間隔小。因此,在鎂合金中添加稀土元素能夠增加合金的流動性,減少縮松、熱裂傾向,提高充填性能,從而提高薄壁產(chǎn)品的成品率。

3)細化變質(zhì)作用

    稀土元素加入合金熔體中后,由于其平衡分配系數(shù)小于1,致使在凝固過程中,稀土元素較容易富集在固液界面前沿,增加枝晶前沿的成分過冷度,促使a-Mg枝晶產(chǎn)生更多的分枝,減小枝晶間距。這些分枝晶把剩余的液相分割成許多細小、封閉、獨立的小島,減緩溶質(zhì)原子的擴散速率。另一方面,成分過冷是成核的主要動力。成分過冷會進一步激發(fā)熔體中的潛在成核中心,增加成核數(shù)。當溶質(zhì)原子富集到一定程度,會形成第二相。這些第二相分布在晶界和枝晶邊界上,它們的存在可以減緩原子的擴散,阻礙晶粒的長大,從而降低晶粒的長大速率,細化合金組織。其次,在熱加工過程和退火過程中,稀土元素能夠阻礙再結(jié)晶和晶粒的長大。

4)固溶強化作用

    大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度,稀土原子溶入鎂基體中,三價稀土離子置換二價鎂離子,增強電子云密度,增強原子間的結(jié)合力;稀土元素與鎂的原子半徑和彈性模量的差異使鎂基體產(chǎn)生晶格畸變,由此產(chǎn)生的應(yīng)力將阻礙位錯運動;此外,稀土原子在鎂中的擴散系數(shù)很小。稀土元素固溶強化的作用主要是減慢原子擴散速率,阻礙位錯運動,從而強化基體,提高合金的強度和高溫蠕變性能。

5)彌散強化作用

    稀土元素與鎂或其他合金化元素在合金凝固過程中形成穩(wěn)定的金屬間化合物。這些含稀土的金屬間化合物一般具有高熔點、高熱穩(wěn)定性等特點，呈細小化合物粒子彌散分布于晶界和晶內(nèi)，高溫下可以釘扎晶界，抑制晶界滑移，同時阻礙位錯運動，強化合金基體。

6)時效沉淀強化作用

大部分稀土元素在鎂中具有較高固溶度,并且固溶度隨溫度降低而降低。當處于高溫下的單相固溶體快速冷卻時,形成不穩(wěn)定的過飽和固溶體,該過程和固溶體在一定溫度下經(jīng)過長時間的時效,能夠形成細小而彌散的析出沉淀相,該脫溶沉淀相具有較高的熔點和熱穩(wěn)定性,同時具有細小尺寸及與鎂基體的良好界面關(guān)系析出相與位錯之間產(chǎn)生交互作用,可提高合金強度和高溫蠕變抗力。當鎂合金中添加兩種或兩種以上稀土元素時,由于稀土元素間的相互作用能夠降低彼此在鎂中的固溶度,并相互影響其過飽和固溶體的沉淀析出動力學,會產(chǎn)生附加強化作用。

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              南京諾金高速分析儀器廠

                 2021年7月19日