稀土鎂合金的研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀

稀土鎂合金的研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀一、本文概述隨著全球科技的不斷進(jìn)步和工業(yè)的快速發(fā)展，稀土鎂合金作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度的金屬材料，正逐漸在航空、汽車、電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文旨在全面概述稀土鎂合金的研發(fā)歷程、性能特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及當(dāng)前的發(fā)展瓶頸和未來(lái)趨勢(shì)。我們將回顧稀土鎂合金的發(fā)展歷程，包括其從最初的實(shí)驗(yàn)室研究到如今的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的過(guò)程。我們將詳細(xì)介紹稀土鎂合金的性能特點(diǎn)，包括其力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能以及加工性能等。接著，我們將重點(diǎn)探討稀土鎂合金在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，如航空航天、汽車制造、電子通信、醫(yī)療器械等，并分析其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。我們將展望稀土鎂合金的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，包括新材料的研發(fā)、新技術(shù)的應(yīng)用以及新市場(chǎng)的開拓等。通過(guò)本文的闡述，我們希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的科研工作者和工程師提供有益的參考和啟示，共同推動(dòng)稀土鎂合金的研發(fā)和應(yīng)用取得更大的突破和進(jìn)展。二、稀土鎂合金的研發(fā)歷程稀土鎂合金的研發(fā)可以追溯到20世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們開始探索稀土元素與鎂的合金化潛力。初期的研究主要集中在稀土元素對(duì)鎂合金力學(xué)性能的影響上，通過(guò)添加少量的稀土元素，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)可以顯著提高鎂合金的強(qiáng)度和耐腐蝕性。隨著研究的深入，稀土鎂合金的種類和應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。進(jìn)入21世紀(jì)，稀土鎂合金的研發(fā)迎來(lái)了快速發(fā)展的時(shí)期。一方面，隨著稀土資源的開采和提煉技術(shù)的提升，稀土元素的供應(yīng)變得更加充足，為稀土鎂合金的規(guī)?；a(chǎn)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。另一方面，隨著航空航天、汽車、電子等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高性能鎂合金的需求日益增長(zhǎng)，推動(dòng)了稀土鎂合金的研發(fā)進(jìn)程。在這一階段，研究者們不僅關(guān)注稀土元素對(duì)鎂合金力學(xué)性能的影響，還開始深入研究稀土元素對(duì)鎂合金加工性能、電磁性能、生物相容性等方面的影響。通過(guò)不斷優(yōu)化合金成分和制備工藝，稀土鎂合金的性能得到了顯著提升，應(yīng)用領(lǐng)域也進(jìn)一步拓寬。目前，稀土鎂合金已經(jīng)成為一種重要的輕質(zhì)高強(qiáng)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域。未來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的日益增長(zhǎng)，稀土鎂合金的研發(fā)將繼續(xù)深入，其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛。三、稀土鎂合金的性能優(yōu)勢(shì)稀土鎂合金作為一種新型的輕質(zhì)高強(qiáng)材料，在眾多領(lǐng)域中展現(xiàn)出顯著的性能優(yōu)勢(shì)。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)使其在眾多金屬材料中脫穎而出，成為眾多工業(yè)領(lǐng)域的理想選擇。稀土鎂合金具有極高的比強(qiáng)度和比剛度。與傳統(tǒng)的鋁合金和鋼鐵材料相比，稀土鎂合金的密度更低，但強(qiáng)度和剛度卻與之相當(dāng)甚至更高。這種輕質(zhì)高強(qiáng)的特性使得稀土鎂合金在航空航天、汽車制造等輕量化需求迫切的領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。稀土鎂合金展現(xiàn)出優(yōu)異的電磁屏蔽性能和導(dǎo)熱性能。隨著電子設(shè)備的普及和電磁輻射問題的日益突出，對(duì)材料的電磁屏蔽性能提出了更高要求。稀土鎂合金因其良好的電磁屏蔽性能，在電子設(shè)備、通訊設(shè)施等領(lǐng)域的應(yīng)用中顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，其優(yōu)良的導(dǎo)熱性能也使得稀土鎂合金在散熱設(shè)備、熱交換器等方面具有廣闊的應(yīng)用空間。稀土鎂合金還具備良好的鑄造性能和加工性能。稀土元素的添加使得鎂合金的鑄造性能得到顯著提升，能夠有效減少鑄造缺陷，提高鑄件質(zhì)量。稀土鎂合金的加工性能也十分優(yōu)異，可以通過(guò)鑄造、鍛造、擠壓等多種工藝加工成各種形狀和尺寸的零部件，滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)的需求。稀土鎂合金在比強(qiáng)度、比剛度、電磁屏蔽性能、導(dǎo)熱性能以及鑄造和加工性能等方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)。這些性能優(yōu)勢(shì)使得稀土鎂合金在航空航天、汽車制造、電子設(shè)備、通訊設(shè)施等眾多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科技的不斷進(jìn)步和工藝的不斷完善，稀土鎂合金的性能優(yōu)勢(shì)將得到進(jìn)一步發(fā)揮，為工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展注入新的活力。四、稀土鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域稀土鎂合金憑借其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，在眾多領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。以下將詳細(xì)介紹稀土鎂合金的幾個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，材料需要具備輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐高溫和耐腐蝕等特性。稀土鎂合金因其低密度、高比強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性，成為航空航天器結(jié)構(gòu)材料的理想選擇。例如，稀土鎂合金被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)框架、發(fā)動(dòng)機(jī)部件和衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位，有效減輕了飛行器的質(zhì)量，提高了運(yùn)行效率。汽車工業(yè)是稀土鎂合金應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著汽車輕量化趨勢(shì)的加強(qiáng)，稀土鎂合金在汽車制造中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。它們被用于制造汽車框架、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、車輪、座椅支架等部件，不僅減輕了汽車質(zhì)量，提高了燃油效率，還增強(qiáng)了汽車的安全性和舒適性。稀土鎂合金在電子電器領(lǐng)域也扮演著重要角色。由于其優(yōu)良的電磁屏蔽性能、導(dǎo)熱性能和加工性能，稀土鎂合金被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備外殼、散熱器、電池支架等部件。同時(shí)，稀土鎂合金還具有優(yōu)異的抗腐蝕性和耐候性，能夠保證電子電器產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。稀土鎂合金在醫(yī)療器械領(lǐng)域也展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。由于其生物相容性好、無(wú)毒無(wú)害、機(jī)械性能優(yōu)良等特點(diǎn)，稀土鎂合金被用于制造牙科植入物、骨科植入物、血管支架等醫(yī)療器械。稀土鎂合金的應(yīng)用不僅提高了醫(yī)療器械的性能和使用壽命，還降低了患者的痛苦和康復(fù)時(shí)間。稀土鎂合金憑借其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，在航空航天、汽車工業(yè)、電子電器和醫(yī)療器械等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步和稀土鎂合金研發(fā)技術(shù)的深入發(fā)展，其在更多領(lǐng)域的應(yīng)用也將不斷拓展和深化。五、稀土鎂合金的市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景隨著科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，稀土鎂合金作為一種高性能、輕量化的材料，正逐漸受到全球市場(chǎng)的關(guān)注和青睞。當(dāng)前，稀土鎂合金的市場(chǎng)呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。在航空航天領(lǐng)域，稀土鎂合金因其低密度、高強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭等高性能飛行器的制造中。隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，稀土鎂合金在這一領(lǐng)域的需求將持續(xù)增長(zhǎng)。在汽車工業(yè)中，稀土鎂合金正逐步替代傳統(tǒng)的金屬材料，用于制造汽車車身、發(fā)動(dòng)機(jī)零部件等。其輕量化特性有助于提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和減少二氧化碳排放，符合當(dāng)前綠色出行和節(jié)能減排的趨勢(shì)。因此，稀土鎂合金在汽車工業(yè)中的市場(chǎng)前景廣闊。稀土鎂合金在3C電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、軌道交通等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。隨著這些領(lǐng)域的不斷發(fā)展，稀土鎂合金的市場(chǎng)需求將進(jìn)一步增加。然而，當(dāng)前稀土鎂合金市場(chǎng)仍面臨一些挑戰(zhàn)。一方面，稀土資源的稀缺性和價(jià)格波動(dòng)對(duì)稀土鎂合金的成本和穩(wěn)定性造成影響；另一方面，稀土鎂合金的加工技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域仍需進(jìn)一步拓展和完善。展望未來(lái)，隨著稀土資源的合理開發(fā)和利用、加工技術(shù)的不斷進(jìn)步以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，稀土鎂合金的市場(chǎng)前景將更加廣闊。隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高和輕量化需求的增加，稀土鎂合金有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展和綠色經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。六、稀土鎂合金產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策資源短缺與價(jià)格波動(dòng)：稀土元素本身在地殼中的含量并不高，且分布不均，這使得稀土鎂合金的生產(chǎn)可能受到資源短缺的限制。同時(shí)，稀土元素價(jià)格的波動(dòng)也會(huì)直接影響到稀土鎂合金的成本和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。技術(shù)瓶頸：盡管稀土鎂合金具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在制備過(guò)程中仍存在一些技術(shù)難題，如合金成分的精確控制、制備工藝的優(yōu)化等。市場(chǎng)推廣難度：由于稀土鎂合金在某些領(lǐng)域的應(yīng)用尚屬起步階段，市場(chǎng)推廣需要投入大量的人力和物力，同時(shí)還需要面對(duì)消費(fèi)者對(duì)新材料的認(rèn)知度和接受度的挑戰(zhàn)。環(huán)境保護(hù)壓力：稀土鎂合金的生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，這對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更高要求。如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低對(duì)環(huán)境的污染，是稀土鎂合金產(chǎn)業(yè)需要解決的重要問題。加強(qiáng)資源保障：通過(guò)國(guó)內(nèi)外合作，拓展稀土資源的來(lái)源，同時(shí)加強(qiáng)稀土資源的回收利用，提高資源利用效率。技術(shù)創(chuàng)新：加大科研投入，突破技術(shù)瓶頸，提高稀土鎂合金的性能和制備效率。同時(shí)，加強(qiáng)與高校、研究機(jī)構(gòu)的合作，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展。市場(chǎng)推廣策略：制定科學(xué)的市場(chǎng)推廣計(jì)劃，通過(guò)展會(huì)、研討會(huì)等形式，提高稀土鎂合金的知名度和影響力。同時(shí)，加強(qiáng)與下游產(chǎn)業(yè)的合作，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。環(huán)保措施：建立嚴(yán)格的環(huán)保管理體系，采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，減少生產(chǎn)過(guò)程中的污染物排放。同時(shí)，加強(qiáng)廢物處理和回收利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。稀土鎂合金產(chǎn)業(yè)在面臨諸多挑戰(zhàn)的也擁有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＭㄟ^(guò)制定合理的對(duì)策和措施，相信稀土鎂合金產(chǎn)業(yè)將會(huì)迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展前景。七、結(jié)論稀土鎂合金的研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀表明，這種高性能材料在多個(gè)領(lǐng)域都展現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。隨著科技的不斷進(jìn)步，稀土鎂合金的性能得到了顯著提升，不僅在力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等方面表現(xiàn)出色，而且在加工制造方面也更加靈活多樣。在航空航天領(lǐng)域，稀土鎂合金的輕質(zhì)高強(qiáng)特性使其成為理想的材料選擇，有助于實(shí)現(xiàn)飛行器的輕量化，提高燃油效率和飛行性能。在汽車工業(yè)中，稀土鎂合金的應(yīng)用則有助于提升汽車的安全性和舒適性，同時(shí)降低能源消耗和排放。在電子電器領(lǐng)域，稀土鎂合金的高導(dǎo)電性、高熱穩(wěn)定性和高電磁屏蔽性能使其成為電子元器件的理想材料。在生物醫(yī)療領(lǐng)域，稀土鎂合金的生物相容性和可降解性也使其成為植入材料的有力競(jìng)爭(zhēng)者。然而，盡管稀土鎂合金具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，稀土鎂合金的耐腐蝕性、高溫性能以及成本等方面仍有待進(jìn)一步改進(jìn)和提升。因此，未來(lái)的研發(fā)工作應(yīng)著重于解決這些問題，推動(dòng)稀土鎂合金在更多領(lǐng)域的應(yīng)用。稀土鎂合金作為一種高性能材料，在航空航天、汽車工業(yè)、電子電器以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科研工作的深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信稀土鎂合金將在未來(lái)發(fā)揮更加重要的作用，為人類的科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：鎂合金作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度的金屬材料，在航空航天、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)鎂合金的強(qiáng)度和韌性等性能仍有待提高。為了滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)材料性能的更高要求，高性能稀土鎂合金的研究與應(yīng)用逐漸成為研究熱點(diǎn)。本文將就高性能稀土鎂合金的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用領(lǐng)域及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜述。稀土元素在鎂合金中具有顯著的強(qiáng)化效果，能夠顯著提高鎂合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。近年來(lái)，研究者們?cè)诟咝阅芟⊥伶V合金的成分設(shè)計(jì)、制備工藝和熱處理制度等方面取得了重要進(jìn)展。通過(guò)在鎂合金中添加適量的稀土元素，如Y、Nd、Gd等，可以顯著提高鎂合金的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性和高溫性能。其中，Mg-RE-Zr系列合金是目前研究最為廣泛的稀土鎂合金之一，其具有優(yōu)良的室溫及高溫力學(xué)性能、良好的焊接性能和抗腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。制備高性能稀土鎂合金的工藝方法主要包括熔煉鑄造法、粉末冶金法、噴射沉積法等。熔煉鑄造法是目前制備稀土鎂合金最常用的方法，通過(guò)控制熔煉溫度、澆注溫度等工藝參數(shù)，可以獲得具有優(yōu)良性能的鎂合金鑄件。粉末冶金法可以制備出具有高致密度、高純度、細(xì)晶粒的鎂合金材料，其力學(xué)性能和耐腐蝕性能更加優(yōu)異。噴射沉積法是一種快速凝固技術(shù)，能夠制備出具有優(yōu)良綜合性能的鎂合金材料，但制備過(guò)程較為復(fù)雜，成本較高。熱處理是提高鎂合金性能的重要手段之一，通過(guò)控制熱處理溫度、時(shí)間和冷卻方式等工藝參數(shù)，可以調(diào)整鎂合金的晶粒大小、相組成和析出相形態(tài)，進(jìn)一步提高其力學(xué)性能和耐腐蝕性能。目前，研究者們已經(jīng)探索出多種有效的熱處理制度，如固溶處理+時(shí)效處理、形變熱處理等。由于高性能稀土鎂合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐腐蝕性能和高溫性能，其在航空航天、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。鎂合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及飛機(jī)和衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)件和零部件制造。由于鎂合金具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域可以有效減輕結(jié)構(gòu)重量，提高飛行器的燃油經(jīng)濟(jì)性和飛行效率。同時(shí)，高性能稀土鎂合金的耐腐蝕性能和高溫性能可以保證其在極端環(huán)境下的可靠性。鎂合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)部件、車輪、座椅骨架等零部件制造。由于高性能稀土鎂合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，將其應(yīng)用于汽車制造可以有效減輕車身重量，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。同時(shí)，鎂合金材料的回收利用也有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。鎂合金在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及筆記本電腦、手機(jī)等的外殼和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件制造。由于高性能稀土鎂合金具有優(yōu)良的電磁屏蔽性能和輕質(zhì)高強(qiáng)度的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于電子產(chǎn)品制造可以有效提高產(chǎn)品的電磁屏蔽效果和外觀質(zhì)量。鎂合金材料的回收利用也有利于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。稀土鎂合金泛指含有稀土元素（rareearth）的鎂合金。鎂合金是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、減震性高、易加工、易回收等優(yōu)點(diǎn)，在航天、軍工、電子通訊、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，特別是在全球鐵、鋁、鋅等金屬資源緊缺大背景下，鎂的資源優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，鎂合金成為一種迅速崛起的工程材料。面臨國(guó)際鎂金屬材料的高速發(fā)展，我國(guó)作為鎂資源生產(chǎn)和出口大國(guó)，對(duì)鎂合金開展深入研究和應(yīng)用前期開發(fā)工作意義重大。稀土鎂合金泛指含有稀土元素（rareearth）的鎂合金。鎂合金是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、減震性高、易加工、易回收等優(yōu)點(diǎn)，在航天、軍工、電子通訊、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用市場(chǎng)，特別是在全球鐵、鋁、鋅等金屬資源緊缺大背景下，鎂的資源優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，鎂合金成為一種迅速崛起的工程材料。面臨國(guó)際鎂金屬材料的高速發(fā)展，我國(guó)作為鎂資源生產(chǎn)和出口大國(guó)，對(duì)鎂合金開展深入研究和應(yīng)用前期開發(fā)工作意義重大。然而普通鎂合金強(qiáng)度偏低、耐熱耐蝕等性能較差仍然是制約鎂合金大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題。大部分稀土元素與鎂的原子尺寸半徑相差在±15%范圍內(nèi)，在鎂中有較大固溶度，具有良好的固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化作用；可以有效地改善合金組織和微觀結(jié)構(gòu)、提高合金室溫及高溫力學(xué)性能、增強(qiáng)合金耐蝕性和耐熱性等；稀土元素原子擴(kuò)散能力差，對(duì)提高鎂合金再結(jié)晶溫度和減緩再結(jié)晶過(guò)程有顯著作用；稀土元素還有很好的時(shí)效強(qiáng)化作用，可以析出非常穩(wěn)定的彌散相粒子，從而能大幅度提高鎂合金的高溫強(qiáng)度和蠕變抗力。因此在鎂合金領(lǐng)域開發(fā)出一系列含稀土的鎂合金，使它們具有高強(qiáng)、耐熱、耐蝕等性能，將有效地拓展鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用,達(dá)到除氣精煉、凈化熔體的效果。鎂合金在熔煉過(guò)程中極易氧化燃燒，工業(yè)生產(chǎn)鎂合金一般采用熔劑覆蓋或氣體保護(hù)法熔煉，但都存在不少缺點(diǎn)，如果能夠提高鎂合金熔體自身的起燃溫度則有可能實(shí)現(xiàn)鎂合金大氣下直接熔煉，這對(duì)鎂合金的進(jìn)一步推廣應(yīng)用意義重大。稀土是鎂合金熔體的表面活性元素，能夠在熔體表面形成致密的復(fù)合氧化物膜，有效阻止熔體和大氣的接觸，大大提高鎂合金熔體起燃溫度。稀土元素在固液界面前沿富集引起成分過(guò)冷，過(guò)冷區(qū)形成新的形核帶而形成細(xì)等軸晶，此外稀土的富集使其起到阻礙α-Mg晶粒長(zhǎng)大的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒的細(xì)化。根據(jù)Hall2Petch公式，合金的強(qiáng)度隨晶粒尺寸的細(xì)化而增加，并且相對(duì)體心立方和面心立方晶體而言，晶粒尺寸對(duì)密排六方金屬?gòu)?qiáng)度影響更大，因此鎂合金晶粒細(xì)化產(chǎn)生的強(qiáng)化效果極為顯著。大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度，當(dāng)稀土元素固溶于鎂基體時(shí)，由于稀土元素與鎂的原子半徑和彈性模量的差異，使鎂基體產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變。由此產(chǎn)生的應(yīng)力將阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使鎂基體得到強(qiáng)化。稀土元素固溶強(qiáng)化的作用主要是減慢原子擴(kuò)散速率，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而強(qiáng)化基體，提高合金的強(qiáng)度和高溫蠕變性能。稀土與鎂或其他合金化元素在合金凝固過(guò)程中形成穩(wěn)定的金屬間化合物，這些含稀土的金屬間化合物一般具有高熔點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，它們呈細(xì)小化合物粒子彌散分布于晶界和晶內(nèi)，在高溫下可以釘扎晶界，抑制晶界滑移，同時(shí)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)化合金基體。稀土元素在鎂中所具有的較高固溶度隨溫度降低而降低，當(dāng)處于高溫下的單相固溶體快速冷卻時(shí)，形成不穩(wěn)定的過(guò)飽和固溶體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效，則形成細(xì)小而彌散的析出沉淀相。析出相與位錯(cuò)之間交互作用，提高合金的強(qiáng)度。Y加入到鎂合金中可明顯細(xì)化組織的晶粒大小。白云等研究了Y對(duì)鑄造鎂合金Mg-6Zn-3Cu-6Zr的微觀組織和力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明：由于Y的加入，試樣組織的平均晶粒尺寸有效減?。ㄓ?7μm降為39μm）。Y可以提高鎂合金的耐腐蝕性能。齊偉光等研究了Y對(duì)AZ91D鎂合金微觀組織和腐蝕性能影響，結(jié)果表明：結(jié)果表明：AZ91D鎂合金加入Y后，顯微組織主要由α-Mg基體相、B相Mg17AlAl2Y相和Al6Mn6Y相組成。加入1%Y能顯著降低合金的腐蝕速度，提高合金的平衡電位和腐蝕電位，降低腐蝕電流。Y可以明顯提高鎂合金的力學(xué)性能。李建平等在高強(qiáng)韌鑄造鎂合金顯微組織和性能的研究中，研究了不同稀土Y含量(O%、2%、2%、2%和2wt%)對(duì)GZK1000鎂合金的顯微組織及其室溫拉伸性能和物理性能的影響在GZKl000合金中加入Y元素(0～2%wt)可以提高鑄卷GZK1000的抗拉強(qiáng)度，其延伸率也相應(yīng)有所提高，當(dāng)Y含量為2%wt時(shí)，其抗拉強(qiáng)度和延伸率都達(dá)到最大，抗拉強(qiáng)度達(dá)到237MPa，延伸率達(dá)到2%；經(jīng)過(guò)固溶時(shí)效處理后合金的顯微組織由經(jīng)過(guò)固溶時(shí)效處理后合金的顯微組織由α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5組成α-Mg、Mg5Gd和Mg24Y5組成。Ce加入到鎂合金中，可以明顯細(xì)化組織晶粒。黎文獻(xiàn)等研究了Ce對(duì)Mg-Al鎂合金晶粒尺寸的影響。在Mg-Al系A(chǔ)Z31合金中添加微量稀土元素Ce，可明顯細(xì)化合金晶粒，當(dāng)Ce的加入量為了8%時(shí)，晶粒細(xì)化效果最好，由未細(xì)化前的約300um下降到約20～40μm。Ce在鎂及鎂合金中的細(xì)化作用是由于稀途元素在凝固過(guò)程中固/液界面前沿富集而引起成分過(guò)冷，過(guò)冷區(qū)形成新的形核帶而形成細(xì)等軸晶。凝固過(guò)程中溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿成分過(guò)冷度增大是稀土元素細(xì)化鎂及鎂合金的主要機(jī)理。稀土在固/液界面前沿的富集使其起到阻礙α-Mg晶粒長(zhǎng)大的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了晶粒的細(xì)化。Ce可提高鎂合金的抗氧化燃燒性。趙洪金等研究了稀土元素Ce對(duì)AZ91D鎂合金燃點(diǎn)的影響：利用自行開發(fā)的溫度采集系統(tǒng)，測(cè)試了加入少量稀土元素Ce的塊狀A(yù)Z91D鎂合金及其熔體在加熱過(guò)程中表面與心部的溫度．時(shí)間曲線。隨Ce含量的增加，氧化點(diǎn)與燃燒點(diǎn)均呈上升趨勢(shì)。w(Ce)=1%時(shí)，氧化點(diǎn)與燃燒點(diǎn)的平均值較AZ91D的分別提高了33℃和61℃。Ce可以改善鎂合金的力學(xué)性能。陳芙蓉等研究了Ce對(duì)AZ91D鎂合金組織和力學(xué)性能的影響。Ce加入到鎂合金組織后，細(xì)化合金組織起到細(xì)晶強(qiáng)化作用；使網(wǎng)狀的β相細(xì)小并彌散分布于晶界上；同時(shí)在晶界形成彌散分布的Al4Ce化合物起到第二相強(qiáng)化作用，當(dāng)Ce含量為69%時(shí)，含金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率及硬度分刺比AZ91D鎂合金提高8%、7%、140%及7%，其綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳。Ce能夠改善鎂合金的耐腐蝕性能。楊潔等研究了Ce對(duì)AZ91鎂合金微觀組織及耐蝕性的影響，結(jié)果表明：Ce細(xì)化了合金的微觀組織，使β—Mg17Al12相變得斷續(xù)、彌散，成分分布更為均勻，生成了A14Ce相及Mg—Al—Mn—Ce—Fe的金屬間化合物；稀土Ce使合金在5%NaCl溶液中的自腐蝕電位升高，與Al、O生成了不連續(xù)的保護(hù)性氧化膜，提高了合金的耐腐蝕性能；添加5%Ce時(shí)合金的耐蝕性最佳。Z.L.Ning等研究了Nd對(duì)Mg–3Zn–32Zr合金微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。當(dāng)合金中Nd的加入量由21%逐漸增加至65%時(shí)，合金的的晶粒尺寸由120μm減小至60μm，同時(shí)晶粒形態(tài)從六面體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃泼倒鍫罱Y(jié)構(gòu)。當(dāng)Nd的加入量小于84%時(shí)，Nd能夠完全溶入鎂基體中，鑄錠中只有單相的α-Mg，當(dāng)Nd的加入量超過(guò)62%，通過(guò)射線衍射儀測(cè)試發(fā)現(xiàn)在晶界和晶界三角區(qū)有金屬間化合物Mg12Nd生成。晶粒和晶界中的Mg12Nd相能夠鎖定晶界，減少晶界限滑移和位錯(cuò)滑移，能夠明顯改善鎂合金高溫下的抗拉強(qiáng)度，和屈服強(qiáng)度，同時(shí)伸長(zhǎng)率稍有降低。LiMingzhao等利用金相顯微鏡，SEM,EDS,RD等手段研究了Nd對(duì)AZ31鎂合金微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。結(jié)果表明：在AZ31鎂合金中加入微量的Nd能夠在晶界和α-Mg相中生成金屬間化合物Al2Nd和Mg12Nd，Nd的吸收率高達(dá)95%，能夠明顯改善AZ31鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)和提高合金的力學(xué)性能。在AZ31鎂合金中加入6wt%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到245MPa，屈服強(qiáng)度為171Mpa延伸率為9%。侯志丹研究了Nd對(duì)ZK60腐蝕性能的影響，研究表明ZK60-1%Nd合金由α-Mg基體和晶界的MgZn相、MgZn2相和Mg12Nd相組成。晶界結(jié)構(gòu)較為連續(xù)和緊實(shí)，晶界寬而明顯，晶粒更為細(xì)小，大量帶狀或鏈狀組織相互連接成網(wǎng)狀，且晶界的Nd與O結(jié)合生成Nd2O3鈍化膜，Nd的加入可明顯提高ZK60合金在5%NaCl水溶液中的耐蝕性。YanJingli等研究了Mg–2wt%Nd鎂合金的蠕變性能。在150至250℃，應(yīng)力30至110Mpa的條件下，在固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的作用下合金表現(xiàn)出良好的抗蠕變性能。在蠕變過(guò)程中有細(xì)小的沉淀物析出，這對(duì)限制位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起到了重要作用。JieYang等研究了Gd對(duì)Mg–5Zn合金微觀組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，隨著Gd的加入，合金的晶粒尺寸逐漸細(xì)化，生成了Mg5Gd和Mg3Gd2Zn3相，加入Gd后，合金的強(qiáng)度大大提高。當(dāng)Gd的加入量為5%時(shí)，合金的強(qiáng)度最高，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別為231MPa和113Mpa。和未加入Gd前的Mg–5Zn合金相比，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高了22MPaand56Mpa。合金強(qiáng)化的主要和晶粒細(xì)化，Mg5Gd和Mg3Gd2Zn3相的強(qiáng)化作用以及Gd原子溶于鎂基體的強(qiáng)化效果有關(guān)。Gd對(duì)鎂合金腐蝕性能的影響。王萍等采用電化學(xué)方法研究了Gd含量對(duì)ZK60系鎂合金在5%NaCI溶液中的腐蝕行為，并用金相顯微鏡、SEM觀察了鑄態(tài)顯微組織及腐蝕形貌，對(duì)腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行了RD分析。結(jié)果表明：稀土元素Gd可以細(xì)化合金晶粒，減少粗大共晶相MgZn的含量；在5%NaCI溶液中，腐蝕產(chǎn)物主要Mg(OH)2；通過(guò)極化曲線測(cè)試，ZK60+6%Gd合金耐蝕性最好。在Cl作用下，腐蝕以點(diǎn)蝕為主，同時(shí)會(huì)形成以第二相MgZn和Mg5Gd為陰極，α-Mg為陽(yáng)極的電偶腐蝕。吳國(guó)華等研究了稀土La對(duì)AZ91D鎂合金在NaCl溶液中耐蝕性的影響，AZ9lD合金中加入1%La(質(zhì)量分?jǐn)?shù))后，不但形成了條狀的A111La3相和塊狀的Al8LaMn4相，而且在粗大p相(Mgl7All2)周圍形成了許多細(xì)小的層片狀β相，并使β相進(jìn)一步網(wǎng)狀化。這些細(xì)小的層片狀p相明顯阻礙了腐蝕的擴(kuò)展，提高了AZ91D鎂合金的耐蝕性．條狀的Al11La3相和塊狀的Al8LaMn4相都屬于陰極耐蝕相。其中Al11La3相由于較小的陰極面積，對(duì)加速其周圍鎂基體的腐蝕不起明顯作用；而塊狀的Al8LaMn4相陰極面積較大，與基體構(gòu)成微電偶腐蝕，加速了基體的腐蝕．JinghuaiZhang等研究了富Ce稀土和La對(duì)Mg–4Al–4Mn鎂合金的影響。研究表明：在Mg–4Al–4RE–4Mn(RE=Ce-richmischmetal)合金中，沿著晶界有Al11RE3andAl2RE兩種相生成，而在Mg–4Al–4La–4Mn合金中的主要相為α-Mg相和Al11La3相。Al11La3相占據(jù)著晶界的大部分區(qū)域，且有著復(fù)雜的形態(tài)。當(dāng)用La代替富Ce稀土加入到Mg–4Al–4Mn鎂合金中，改善了晶粒尺寸，并使晶界相分布一致性能，極大的提高M(jìn)g–4Al–4Mn鎂合金的抗拉強(qiáng)度。在室溫下，Mg–4Al–4La–4Mn的抗拉強(qiáng)度，屈服極限，延伸率分別為264Mpa，146Mpa，13%，優(yōu)于Mg–4Al–4RE–4Mn的247Mpa，140Mpa，11%。Mg–4Al–4La–4Mn合金晶體附近范圍內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于Mg–4Al–4RE–4Mn合金，其原因是Al11La3的熱力學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于Al11RE3。在蠕變測(cè)試中，Al11La3相能夠有效阻礙晶界附近的晶界滑移和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。在Mg–4Al–4Mn鎂合金中加入La后的力學(xué)性能明顯優(yōu)于在合金中加入富Ce稀土。稀土鎂合金具有耐高溫和高強(qiáng)度等特點(diǎn)。由于加入稀土元素后，合金成本較高，以前稀土鎂合金主要應(yīng)用于航空航天、導(dǎo)彈等軍工領(lǐng)域，但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，現(xiàn)在軍工和民用領(lǐng)域均有了較大拓展。在軍工方面，以釹為主要添加元素的ZM6鑄造鎂合金已用于直升機(jī)減速機(jī)匣、殲擊機(jī)翼肋及30kW發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子引線壓板等重要零件。QE22A合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、導(dǎo)彈部件的生產(chǎn)，如美洲虎攻擊機(jī)的座艙蓋骨架，超黃蜂直升機(jī)的前起落架外筒和輪彀等。中航與有色金屬總公司聯(lián)合研制的稀土高強(qiáng)鎂合金B(yǎng)M25已代替部分中強(qiáng)鋁合金，在殲擊機(jī)上獲得應(yīng)用。長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研發(fā)成功的MB26富釔鎂合金已用于國(guó)產(chǎn)殲7和轟炸機(jī)飛機(jī)的受力構(gòu)件上。航空航天領(lǐng)域?qū)辖鸶邷亓W(xué)性能及合金高溫性能的要求使稀土鎂合金在此領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。WFMWE54廣泛應(yīng)用于新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱和直升機(jī)變速系統(tǒng)中。EQ、Ez系列合金也廣泛應(yīng)用于飛機(jī)部件，如座椅、踏板、輪子等。稀土鎂合金在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、變速箱殼、舵桿件、氣缸蓋、支撐柱等部件中也得到越來(lái)越廣泛地的使用。2006年中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所與一汽集團(tuán)合作研發(fā)成功一種耐熱、抗蠕變的稀土鎂合金，應(yīng)用在重卡汽車460馬力發(fā)動(dòng)機(jī)上，并已批量生產(chǎn)稀土鎂合金汽缸罩蓋。其性能達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品水平。稀土鎂合金MgBeRE，著火點(diǎn)較高，在煤炭礦井、天然氣及容易燃燒物質(zhì)接觸的部件中可獲得廣泛應(yīng)用。在石油化工中，由于鎂對(duì)燃料、礦物油和堿等具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，故所開發(fā)的阻燃耐蝕稀土鎂合金可用來(lái)制造、保存和運(yùn)送這類液體的導(dǎo)管、箱體和貯罐。稀土鎂合金良好的生物相容性和無(wú)毒性有望用作為人工骨接材料，代替現(xiàn)有金屬夾具。我國(guó)的鎂及稀土資源豐富，既是鎂及鎂合金的生產(chǎn)大國(guó)，又是稀土的生產(chǎn)大國(guó)，在利用豐富的稀土資源，推動(dòng)稀土鎂合金的發(fā)展方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。充分利用稀土元素獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)一步提高和改善鎂合金的綜合性能，特別是耐高溫、高強(qiáng)度鎂合金的開發(fā)，使鎂合金的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮，以滿足汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)、航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)高性能鎂合金的需求，擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍，將是稀土鎂合金的重要研究方向。稀土發(fā)光材料是一類具有獨(dú)特發(fā)光性能的材料，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。稀土元素具有獨(dú)特的4f電子結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的光、電、磁等物理特性，這些特性使得稀土發(fā)光材料在顯示、照明、醫(yī)療等領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著科技的不斷發(fā)展，稀土發(fā)光材料的研發(fā)和應(yīng)用也在不斷取得重要進(jìn)展。稀土發(fā)光材料的研究主要包括發(fā)光機(jī)理、材料制備技術(shù)以及應(yīng)用領(lǐng)域等方面。在發(fā)光機(jī)理方面，稀土發(fā)光材料主要基于稀土離子的能級(jí)躍遷原理，通過(guò)吸收能量后從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，再釋放出能量回到低能級(jí)而產(chǎn)生發(fā)光。在材料制備技術(shù)方面，通常采用化學(xué)合成、物理沉積、熱解等方法制備稀土發(fā)光材料。而在應(yīng)用領(lǐng)域方面，稀土發(fā)光材料已廣泛應(yīng)用于顯示、照明、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。顯示技術(shù)：稀土發(fā)光材料在顯示技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展主要體現(xiàn)在發(fā)展新型的稀土發(fā)光顯示器。目前，基于稀土發(fā)光材料的顯示器具有高亮度、高對(duì)比度、寬色域等優(yōu)點(diǎn)，已成為新一代顯示技術(shù)的重要發(fā)展方向。照明技術(shù)：稀土發(fā)光材料在照明技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展主要是開發(fā)高效、環(huán)保的稀土發(fā)光燈具。例如，利用稀土發(fā)光材料制作的LED燈具具有節(jié)能、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已成為照明產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。醫(yī)療技術(shù)：稀土發(fā)光材料在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展主要體現(xiàn)在開發(fā)新型的生物傳感器和藥物載體。利用稀土離子的獨(dú)特性質(zhì)，可以制備出靈敏度高的生物傳感器，用以檢測(cè)疾病標(biāo)志物；同時(shí)也可以將稀土元素?fù)饺胨幬镙d體中以提高藥物的療效。材料制備工藝：稀土發(fā)光材料的制備工藝是關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響到材料的性能和應(yīng)用。目前，材料制備工藝已從傳統(tǒng)的沉淀法、溶膠-凝膠法向更加精密的物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等方法發(fā)展，以期獲得更加均穩(wěn)定的材料。光學(xué)調(diào)制技術(shù)：稀土發(fā)光材料的光學(xué)調(diào)制技術(shù)也是關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響其應(yīng)用性能。通過(guò)控制材料的能級(jí)結(jié)構(gòu)、光學(xué)損耗、熒光壽命等參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光強(qiáng)的控制和調(diào)制，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。生物傳感器：在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，稀土發(fā)光材料的生物傳感器技術(shù)是關(guān)鍵所在。利用稀土離子的獨(dú)特發(fā)光性質(zhì)，可以制作出高靈敏度、高選擇性的生物傳感器，用以檢測(cè)疾病標(biāo)志物，為疾病的早期發(fā)現(xiàn)和治療提供幫助。隨著科技的不斷發(fā)展，稀土發(fā)光材料的研發(fā)和應(yīng)用也在不斷取得新的進(jìn)展。未來(lái)，稀土發(fā)光材料的發(fā)展將更加多元化和創(chuàng)新化。在技術(shù)趨勢(shì)方面