孝感生产稀土镁合金稀土镁合号

为了实现稀土镁合金大型复杂主承力铸件的低成本化，相关研究人员在材料配方、合金纯化和热处理等方面进行了一系列的探索。他们通过改善合金材料的成分比例和纯度，优化热处理工艺，提高材料的强度和耐腐蚀性能。同时，一些科研机构和企业还致力于开发新型稀土镁合金，通过优化合金成分，克服传统稀土镁合金的缺点，并提高合金的性能。

镁是轻的金属结构材料之一，其密度分别比铝、钛和铁轻 33%、61% 和 77%。镁合金具有比强度和刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽性能优良、生物相容性和生物降解性等优点，被誉为21世纪绿色工程材料之一。随着航空、航天、汽车等行业对节能减排的要求不断提高，同时考虑到对材料性能的要求，镁及其合金在学术界和工业界都得到了广泛的研究. 然而，镁的密排六方 (HCP) 结构导致其在室温下的伸长率低且加工性能差。这些固有的特性地限制了它的应用范围。因此，当前的紧迫挑战是探索的制造工艺来制造具有改进的机械性能和复杂几何形状的镁合金。

Mg-Y-RE-Zr系列镁稀土合金具有密度低、耐热性好、抗蠕变性能优良等特点，被广泛用于航空发动机机匣、卫星支架等部件，在航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。采用铸造或者锻造等传统工艺制造镁稀土合金大型复杂构件时，制造周期较长、材料利用率低、易产生成形缺陷，限制了该系列合金在关键领域的进一步应用。

增材制造是一种利用激光或电弧等作为热源，通过熔化合金粉末或丝材，在程序控制下逐层堆积出金属零件的制造技术。当前，镁稀土合金增材制造的研究主要集中在激光粉末床熔化（LPBF）方面，由于LPBF的冷却速度极快，沉积层晶粒尺寸能低至数微米。但由于Y元素与氧较强的亲和性以及合金粉末较高的比表面积，LPBF制备的Mg-Y-RE合金中通常会存在严重的Y2O3夹杂，恶化了制件的力学性能。因此，亟需针对高活性Mg-Y-RE合金展开其他增材制造工艺的探索。

Mg-Y-RE-Zr合金在电弧熔丝增材制造过程中的组织演变机制。实验结果表明，随着沉积高度的不断提高，沉积层的冷却速度逐渐降低，导致了沉积层晶粒尺寸沿高度方向逐渐粗化。此外，电弧加热导致的多重热循环会对已沉积层形成“原位固溶”和“原位时效”的效果。沉积层底部的共晶组织在多重热循环的作用下发生溶解，随后稀土元素又在多重热循环的作用下下沉淀析出，在晶界和晶内形成了弥散分布的β’和β1相。沉积层组织主要由粗大的α-Mg枝晶和连续粗大的共晶组织组成，并未发现稀土沉淀相的存在。

镁稀土合金密度低、比强度比刚度高、耐热性能好、阻尼减振性优良，其在航空航天和交通运输等领域具有广阔的应用前景。晶粒细化能够同时提高镁稀土合金的强度和塑性，还能改善其铸造工艺性能，对推广该合金在航空航天等关键领域的应用意义重大。目前工程实践中主要采用Mg-Zr中间合金对镁稀土合金进行细化处理，然而商用Mg-Zr中间合金中Zr粒团聚严重，这些Zr团聚极易在镁熔体中发生沉降，不仅大幅降低了Zr收得率和晶粒细化效果，还会产生严重细化衰退效应。因此，开展Mg-Zr中间合金组织调控研究，揭示该细化剂的显微组织特征对晶粒细化效果及其衰退效应的作用规律，对于镁稀土合金晶粒细化剂设计与开发具有重要的理论与实际应用价值。
在该研究中，吴国华教授团队创新地提出了一种Mg-Zr中间合金晶粒细化剂预处理方法，通过采用频脉冲重熔对Zr晶粒细化剂进行预处理，显著改善了Zr晶粒细化剂的组织均匀性及其细化效果。研究发现，该预处理方法不仅能够大幅提高Mg-Zr中间合金晶粒细化剂中溶质Zr的含量，还能促进大量纳米级（数纳米到数百纳米）Zr粒的过饱和析出，显著细化了细化剂的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中间合金晶粒细化剂的组织遗传性，揭示了Mg-Zr中间合金在预处理过程中的组织演变机制，结合基体与形核核心的界面冶金反应的热力学条件，探明了Mg-Zr中间合金中纳米级Zr对晶体生长的抑制效应与异质形核的影响规律，为晶粒细化剂的设计和制备提出了新思路。细化实验验证表明，该研究所提出的预处理工艺大幅度提高了镁稀土合金的晶粒细化效果。
近年来，在丁文江院士的大力支持下，吴国华教授团队在镁稀土合金开发、制备、成型等方面取得了一系列创新性研究成果，为推动镁稀土合金的应用做出了重要贡献。

镁具有资源丰富、可回收利用、比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性导热性好以及减震性好的一系列特性，广泛应用于通信、电子、汽车、化工、航空航天等领域，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但镁合金强度偏低、耐蚀耐热性差等缺点制约了镁合金的大规模应用。通过向Mg-Zn二元合金中添加Zr，除了可以细化晶粒，还可以明显缩小合金的结晶温度间隔，大幅降低合金的缩松和热裂倾向，提高合金的铸造性能和力学性能。在镁合金中添加稀土，可产生除气脱氧净化、晶粒组织细化及强化、增加合金的流动性、改善热裂和缩松等效果，从而提高镁合金的耐热耐蚀性、强度、硬度等力学性能。

随着现代工业技术的迅猛发展，尤其是近年来，5G通信、3C产品及汽车电子等零部件对材料的导热性能提出越来越高的要求，以和提高产品的寿命及工作稳定性。通过向稀土镁合金中添加Zn和Zr元素，以期制备得到高导热系数和力学性能的新型镁合金，考察Zn含量的变化对镁合金组织结构和性能的影响。