福州生产耐热镁合金镁合金耐热性

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。

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。

压铸耐热镁合金经历了从Mg-Al系到Mg-RE系的发展。Mg-Al系合金具有良好的铸造性能和室温力学性能，以AZ和AM系为主的合金一直是商用压铸镁合金的，因此压铸耐热镁合金的发展也是以Mg-Al系为基础。AZ和AM系列合金室温下的主要强化相Mg17Al12在120 oC以上会粗化软化，因此AZ及AM系列合金的使用温度低于120 oC。基于Mg-Al系压铸耐热镁合金的发展思路是减少或抑制低熔点相Mg17Al12的形成，同时生成其他热稳定性良好的晶界第二相以钉扎晶界。经过大量的研究，Mg-Al系中添加Si、Ca、Sr元素可以抑制Mg17Al12的生成，同时形成热稳定性良好的Mg2Si、Al2Ca、Al4Sr等晶界相钉扎晶界，提升合金的使用温度。但当温度150 oC时，这些合金系中再次析出Mg17Al12而恶化其高温力学性能。Mg-Al中添加RE元素使得压铸耐热镁合金的发展取得一定的突破，典型合金AE44中生成热稳定性良好的Al11RE3，一方面消耗Al以抑制Mg17Al12的生成，另一方面Al11RE3具有良好的热稳定性，使得AE44合金的服役温度达到175 oC。当温度175 oC时，其拉伸性能和蠕变性能恶化，目前原因尚存在争议。Mg-Al系由于Al的存在而容易生成低熔点相，同时Al在Mg中快的扩散速率加快蠕变的发生，因此压铸耐热镁合金的发展在Mg-RE系内进行了尝试。目前尝试开发的Mg-RE合金均不含低熔点相，具有良好的组织稳定性，因而蠕变性能有所提升，但强度和塑性等综合性能尚不能与AE44抗衡。