作用

• 熔體凈化

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。

• ?熔體保護(hù)

鎂合金在熔煉過程中極易氧化燃燒， 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。

• 細(xì)晶強(qiáng)化

稀土元素在固液界面前沿富集引起成分過冷， 過冷區(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)密排六方金屬強(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。

• 固溶強(qiáng)化

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。

• 彌散強(qiáng)化

稀土與鎂或其他合金化元素在合金凝固過程中形成穩(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。

• 時(shí)效沉淀強(qiáng)化

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)定的過飽和固溶體， 經(jīng)過長(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。