稀土元素钇对镁合金力学性能的影响文献综述

文献综述

1、引言

镁是自然界之中分布最为广泛的元素之一，居第八位，约占地壳总质量的 2.35%，是继 Al、Fe、Ca 之后，最丰富的金属元素。镁很活泼，在自然界中镁只以化合物的形态存在。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比刚度和比强度高、阻尼和导热导电性好、成本低、尺寸稳定、切削加工性好、电磁屏蔽能力强，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好以及易于回收等优点，被誉为“21世纪绿色工程材料”[1]，在通讯电子、汽车及航空航天等工业和生活领域得到了日益广泛的应用。

不过，与成熟的金属材料，如铝合金、钢铁、镍基耐热合金等相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。镁合金的强度、塑性总的来说要比铝合金低，此外，镁合金的高温性能比较差，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能会明显下降。这些问题严重制约了镁合金发展和应用。为了解决这些问题，人们以固溶强化、细晶强化以及析出强化为基础，采用合金化、热处理、形变强化、机械合金化以及一系列的先进铸造加工技术等手段来进一步提高镁合金的室温和高温性能[2]。

2、镁合金的性质

纯镁质地比较软，不适合直接做结构材料，作为结构材料应用的主要是镁合金。与其他常用的工程材料相比，镁合金具有以下特点[7-10]：

(1) 镁合金的密度比纯镁（1.738g·cm-3）的稍高，在 1.75~1.85g·cm-3之间，仅为铝合金的2/3，钢的 1/4。其比强度高于铝合金和钢，略低于强度最高的纤维增强材料，但比刚度接近镁合金和钢，远高于纤维增强材料，约为一般塑料的 10 倍。

(2) 弹性模量较低，当受到外力作用时，应力分布将更为均匀，可以避免过高的应力集中。在弹性范围内承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高 50%左右。因此镁合金适宜于制造承受猛烈冲击的零部件。

(3) 镁合金的阻尼性能良好（在 20MPa 应力水平下镁合金 AZ91D 的衰减系数为 20%，而铝合金 A380 仅为 1%），是制造抗震零件的优异材料。在相同载荷下，减振性是铝的 100 倍，钛合金的 300～500 倍。选用镁合金作为结构材料，可以大大降低振动和噪声。