黔东南耐热镁合金加工镁合金耐热性

耐热镁合金是一种重要的高温结构材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、良好的高温稳定性等特性。它们广泛应用于航空航天、汽车、电子、船舶等领域，成为了现代高科技工业的重要材料之一。

耐热镁合金相图热力学研究主要包括热力学计算和实验研究两种方法。热力学计算主要是通过计算软件进行模拟，包括热力学平衡计算、相平衡计算、热力学数据拟合等，可以预测耐热镁合金的相结构和相变规律。

实验研究则是通过实验手段获得数据，包括热力学测量、相平衡测量、显微组织观察等，可以验证计算结果和研究耐热镁合金的相变机制。

耐热镁合金的相图热力学研究已经取得了很多进展。是相平衡方面的研究，已经发现了耐热镁合金的共晶反应、共析反应等平衡状态，可以为制备合金提供科学依据。

例如，针对镁铝合金的热力学研究表明，该合金在700℃以下为单相固溶体，而在700-780℃范围内会出现共晶反应，共存α-Mg相和Al-Mg相，随着温度升高，共晶相的比例逐渐增大，直至780℃以上完全转变为共晶组织。

耐热镁合金是一种具有高温性能的金属材料，因其轻量、高强度、高耐热性、低密度等优点而广泛应用于航空航天、汽车、电子、船舶等领域。

在航空航天领域，耐热镁合金主要用于制造发动机部件、航空发电机等。由于耐热镁合金具有高温强度、耐腐蚀性好、密度低等优点，可以提高发动机的工作效率，降低重量，使得航空器的综合性能得到显著提高。

耐热镁合金作为一种轻质高强度的材料，可以用于制造发动机、涡轮叶片、燃烧室等关键部件，提高航空航天器的性能和可靠性。

此外，随着太空探索的不断深入，对于耐高温、耐辐射的材料需求也越来越大，耐热镁合金有望在这一领域得到广泛应用。

在汽车工业领域，耐热镁合金的轻质化、高温耐久性等特性也备受关注。随着汽车电动化、智能化的不断深入，对于材料的性能要求也越来越高。

耐热镁合金可以用于制造发动机、传动系统等关键部件，提高汽车的燃油效率和性能。

上世纪三十年代发现稀土元素（Ce）可以提高镁合金的强度，随后在传统压铸Mg-Al系的基础上发展了Mg-Al-RE，但到本世纪初，综合性能好的AE42合金的服役温度仍低于150 oC。为了能在耐热性能方面有所突破，研究者们开始开发新的体系。但压铸镁合金开发的难点在于要求合金体系具有良好的铸造性能，且合金在铸态不经热处理时要获得更好的高温力学性能。

Moreno等在Mg-Al系外开发出了Mg-RE系镁合金，并成功制备MEZ (Mg-2.5RE-0.35Z)等合金。相比于AE42，MEZ在更高温度、更高应力 (175 oC, 80~100 MPa)条件下具有更高的蠕变抗力。随后在对MEZ合金的研究中发现，不同的RE元素（如La, Ce, Nd）由于固溶度不同，对合金蠕变性能的影响也不同。Nd元素由于固溶度较大，在蠕变过程中形成了弥散的动态析出相而提升了合金的蠕变性能。基于此，在MEZ的基础上通过添加一定的Nd得到了AM-HP2+(Mg-La-Ce-Nd-Zn)合金，该合金在150 ~200 oC具有更优的蠕变性能，但是，这两种合金的塑性和强度较低，因此并未得到应用。

随着AE系合金性能提升瓶颈的出现以及相关基础理论的完善， Mg-RE体系的压铸耐热镁合金再次被研究者们关注。MURAYAMA的研究表明，HCP结构的镁合金比FCC结构的铝合金的抗蠕变潜力更高，但实际发现镁合金的抗蠕变性能普遍要比铝合金差，因此认为Mg-Al系镁合金抗蠕变性能差是由合金中的Al元素导致的。其次，Mg-Al系室温或高温下难以避免的出现Mg17Al12低熔点相也抑制了Mg-Al合金的服役温度。此外，温度升高时Al在Mg中扩散速率快，大大促进了蠕变的发生，压铸Mg-Al合金的发展遇到了瓶颈，难以突破175 oC。

后来，GAVRAS[56]成功制备了一系列Mg-La系镁合金，在Mg-La的基础上分别添加Nd、Y和Gd，结果表明，含Y和Gd更有利于蠕变性能的提升。HUA[4]在Mg-La系的基础上，通过添加Y以提高塑性，Zn以提高铸造性能而得到了ZLaW423 (Mg-4Zn-2.3La-2.7Y)压铸合金，该合金通过晶界相的连通而分散了Mg基体的受力，使合金获得了较高的压缩性能。由于压铸镁合金没有明显的织构，因此认为压缩与拉伸状态下合金的屈服强度没有明显的区别。Bai等成功制备了含网状LPSO相的Mg-Y-Zn合金，相比于AE44，室温下具有更的性能，200 oC高温拉伸性能与蠕变性能尚待报道。

表8是典型压铸Mg-RE合金的高温拉伸(ZLaW423为压缩)性能与蠕变性能。可以看出，典型的AM-HP2+合金屈服强度随温度变化小，约为7%，说明了该合金组织稳定性好，同时相比于AE44具有更高的蠕变抗力。Mg-0.48La-1.18Y合金的蠕变性能与AM-HP2+相当，177 oC时的强度更高。ZLaW423合金压缩屈服强度较高，但由于缺少拉伸与蠕变性能，因此还需要进一步的探究才能进行更全面的对比。但典型AM-HP2+合金室温强度及各温度下伸长率相比于AE44明显偏低，因此基于Mg-RE系的研究需要在保持其良好蠕变性能的同时提升其强度及塑性。