Al--提高合金的室溫強(qiáng)度,賦予熱處理強(qiáng)化效果。
Zn--可以提高合金的強(qiáng)度、塑性及抗蠕變性能。鋅含量大于2.5%時(shí)則對合金的防腐性能有負(fù)面影響。一般含量控制在2%以下。
Mn--對合金的機(jī)械性能影響不大,但降低塑性。在鎂合金中加入1%~2.5%Mn的主要目的是提高合金的抗應(yīng)力腐蝕傾向,從而提高耐腐蝕性能和改善合金的焊接
性能。
Si--可用于改善壓鑄件的熱穩(wěn)定性能與抗蠕變性能。
Zr--可細(xì)化晶粒,減少熱裂傾向,提高機(jī)械性能和提高耐腐蝕性。在鎂合金中加入0.5%~0.8%的Zr,其晶粒細(xì)化效果最好。
Ca--可細(xì)化組織,使蠕變抗力有所提高,并進(jìn)一步降低成本。
稀土元素--可顯著提高鎂合金的耐熱性,細(xì)化晶粒,減少顯微疏松和熱裂傾向,改善鑄造性能和焊接性能。一般無應(yīng)力腐蝕傾向。常用的稀土元素有Ce,La,Nd,Pr和Y等。
雜質(zhì)元素Fe,Ni,Cu,Co--這4種元素在鎂中的固溶度很小,在其濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))小于0.2%時(shí)就對Mg產(chǎn)
生有害影響,加速鎂合金的腐蝕。
稀土元素在鎂合金中起到非常重要的作用,對鎂合金的使用性能及成形能力均有很大的影響。稀土元素可以凈化合金溶液、改善合金組織、提高合金室溫及高溫力學(xué)性能、增強(qiáng)合金耐腐蝕性能等。
稀土金屬化學(xué)活性較強(qiáng),具有去除H、O、S、Cl、Fe等夾雜元素的作用,同時(shí)能改善合金流動(dòng)性和加工性能。。稀土可將合金中呈溶質(zhì)狀態(tài)的Fe、Co、Ni、Cu改變?yōu)镸g-Re-Fe(Cu)-Al(或Zn.Mn)金屬間化合物的狀態(tài),抑制鐵對合金的腐蝕作用。
含稀土鎂合金在溶液中可形成鈍化膜,提高其耐腐蝕性能。稀土加入鎂合金中,可細(xì)化合金組織,促進(jìn)合金表面氧化膜由疏松轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅?,降低合金在液態(tài)和固態(tài)下的氧化傾向,提高合金耐熱性能和耐腐蝕性能。
通常認(rèn)為三價(jià)稀土元素提高了合金中的電子濃度,增加鎂合金的原子結(jié)合力,減小了鎂在200~300℃的原子擴(kuò)散速度,特別是鎂與稀土的化合物熱穩(wěn)定性高,能提高合金的熱穩(wěn)定性能。
稀土元素在鎂中有較大固溶度,可以實(shí)現(xiàn)固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化;稀土與Mg、Al和其他合金元素如(Zn,Zr,Mn)形成高熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性好的金屬間化合物實(shí)現(xiàn)彌散強(qiáng)化,從而提高耐熱、抗高溫蠕變等性能。含稀土鎂合金有較高的蠕變性能主要?dú)w因于Mg-Re化合物的彌散強(qiáng)化和其在晶界上對晶界滑動(dòng)的影響。
鈰的原子序數(shù)為58,相對原子質(zhì)量140.115。鈰為鐵灰色金屬,有延展性,熔點(diǎn)799°C,沸點(diǎn)3426°C,密度6.657克/厘米3
。鈰是稀土元素中除銪以化學(xué)性質(zhì)最活潑的,它在室溫下容易氧化;在冷水中緩慢分解,在熱水中反應(yīng)加快。大多數(shù)鈰鹽及其溶液為橙紅色到橙黃色,具有反磁性和強(qiáng)氧化性。鈰在地殼中的含量約0.0046%,是稀土元素中豐度最高的。
釹的原子序數(shù)為60,相對原子質(zhì)量144.24。1841年瑞典化學(xué)家莫桑德爾從鈰土中得到鐠、釹的混合物;1885年奧地利的韋耳斯拔分離出綠色的鐠鹽和玫瑰色的釹鹽,并確定它們是兩種新元素。釹為銀白色金屬,熔點(diǎn)1024°C,密度7.004g/cm3
。
釹是最活潑的稀土金屬之一,在空氣中能迅速變暗,生成氧化物;在冷水中緩慢反應(yīng),在熱水中反應(yīng)迅速。釹在地殼中的含量為0.00239%,主要存在于獨(dú)居石和氟碳鈰礦中。
少量的鈰和釹在鎂合金中就可凈化鎂合金液,改善鑄造性能。較多的鈰和釹可以明顯細(xì)化晶粒,改善微觀組織,還能通過析出強(qiáng)化,少量的固溶強(qiáng)化來提高鎂合金的常溫和高溫力學(xué)性能。鈰和釹在室溫和高溫下有固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用,能改善高溫抗拉性能、蠕變性能以及耐腐蝕性能。