自贡稀土镁合金参数MB26镁合金

来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-14 13:00:49 [举报]

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。

关于SLM制备纯Mg、AZ系、ZK系、WE系、Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Ca系和Mg -Gd系镁合金的报道与Al、Ti或Fe合金相比是非常有限的。目前，大部分研究都集中在参数优化、后处理以及纳米粒子或元素添加对微观结构和力学性能的影响。工艺参数对SLM制备ZK系镁合金微观结构、机械性能、生物相容性和生物降解的影响已经得到了详细的研究。 据称，通过 SLM 制备的 ZK 系列镁合金具有良好的力学性能、良好的生物相容性和相对较低的降解率，这使得该类合金在生物医学应用中具有广阔的前景。高成本的 WE 系镁合金包含稀土 (RE) 元素，它们表现出的生物相容性。值得一提的是，由 SLM 制备的 WE 系列镁合金也表现出的力学性能完整性，这归因于镁基体中的细晶结构和均匀分布的第二相颗粒，以及那些钉扎在晶界处的颗粒。近，许多研究人员通过搅拌摩擦加工和热处理等后处理改变了 Mg-Gd 系镁合金的微观结构，使强度显著增加，但延伸率随之降低。一些研究人员使用 SLM 在广泛的加工参数范围内研究了激光能量输入对 AZ91D 镁合金的成形性、致密化、微观结构和力学性能的影响，并建立了适当的 SLM 加工图。此外还有通过添加碳纳米管来改变微观结构演变和细化 SLM制备AZ31B 镁合金的晶粒。然而，实验结果表明，由于致密化的急剧恶化，纳米粒子的添加提高了强度，同时削弱了韧性。AZ 系列镁合金由于其合金元素的经济优势而在工业应用中占主导地位。然而，迄今为止已发表的研究尚未深入研究 SLM 过程中镁合金的缺陷类型、熔化模式和晶体织构。此外，目前 SLMed 镁合金试件的强度和韧性都比较差，难以应用于实际工业应用。因此，有必要进一步研究SLM沉积的AZ系镁合金的加工性能和缺陷形成机制。

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。

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。

通过压铸工艺制备Mg-La-Zn-Zr系镁合金，考察Zn含量变化对镁合金组织和性能的影响。压铸态Mg-La-Zn-Zr系合金由基体相α-Mg和La2Mg17相组成，微观组织由固溶La元素的α-Mg固溶体基体相、富Zr固溶体相和沿晶界呈网状分布的Mg-Zn-La化合物相组成。随着Zn含量的增加，Mg-La-Zn-Zr系镁合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率、硬度和热导率出现先增后减的规律性变化，MgLa3.1Zn0.7Zr0.5合金具有优的力学性能和121.05W/m•k的热导率。

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