鹤壁生产耐热镁合金镁合金耐热性

来源：上海隆司新材料科技有限公司 时间：2024-05-16 12:51:21 [举报]

耐热镁合金具有较高的比强度、比刚度和抗氧化能力，因此被广泛应用于高温、高压和腐蚀性工作环境中。

随着科学技术的不断发展，人们对耐热镁合金的性能、制备技术、相图热力学研究等方面进行了广泛深入的研究。

未来，相图热力学的研究还需进一步加强，结合材料物理和化学等方面的研究，深入探究耐热镁合金相结构和相变规律，为耐热镁合金的开发和应用提供更加深入的理论基础。

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。

耐热镁合金的制备工艺相对复杂，成本较高，且其在高温、高应力环境下容易发生蠕变和疲劳破坏，需要不断优化材料设计和制备工艺。

综上所述，耐热镁合金具有广泛的应用前景和潜力，可以用于提高航空航天、汽车、电子、船舶等领域的产品性能和可靠性。

随着科技的不断发展，相信耐热镁合金的应用领域和性能还会得到更进一步的提升和完善。未来，我们可以看到更多基于耐热镁合金的高温结构材料和零部件的研发和应用，以应对高温环境下的各种挑战。

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。

Mg-Al系合金经过几十年的发展，至今性能好的AE44使用温度仍不超过175 oC。Mg-Al系压铸耐热镁合金性能提升遇到瓶颈，认为Al是影响其性能提升的主要因素，因此不含Al元素的Mg合金具有较大的发展潜力。合适的Mg-RE系适于压铸，因而成为新型的压铸镁合金体系。Mg-RE合金不含典型的低熔点相Mg17Al12，具有良好的组织稳定性，易得到高的蠕变抗力。RE中的Y等元素能够降低位错的激活能，从而有效提升合金室温及高温塑性，解决Mg-RE系合金塑性问题。压铸Mg-RE系三元合金中可以形成性能良好的第二相，如网状LPSO相，一方面该相热稳定性良好，能在高温下稳定的能钉扎晶界；另一方面，LPSO具有良好的强度和韧性，在晶界形成强韧性良好的骨架结构，实现类似于复合材料的强化机理，从而很大程度提升合金的高温性能。因此在压铸Mg-RE合金的研发过程中，具有良好铸造性能、含网状LPSO相的Mg-Y体系的合金有着很大的发展潜力。

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