Mg-Nd-Zn-Zr合金等温时效过程中第二相析出强化的研究(4)
得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及其中国经济地位的显著提升，镁合金行业令市场看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，对促使镁合金的广泛应用将是好消息。
《2013-2017年中国镁合金行业市场前瞻与投资预测分析报告》预计，2015年，国内汽车用镁合金将达到68kg/辆，而同期我国汽车销量将突破2800万辆，乘用车销量将达到1960万辆，自主品牌汽车企业通过产业兼并、技术研发和市场渠道开拓等因素作用，销量将突破1000万辆。
与此同时，镁合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也将得到成长。由于下游终端汽车消费市场的稳步增长，前瞻网预计2015年，全球镁合金市场为600万吨，年均复合增长率(CAGR)为20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁合金的应用)。
此外，作为有色金属合金行业的子行业，镁合金行业在中国制造工业的的升级过程中得到实惠。作为资金、材料密集型行业，原材料价格的稳定和较低水平、铸造件行业的整合集中、技术研发的进步等都将较为有利于镁合金行业的发展，市场较为看好。
图1：镁合金产业链
1.2 镁合金的强化方式
工业纯镁的强度低，室温塑性差，如纯镁砂型铸造试棒的屈服强度和抗拉强度分别只有 21MPa 和 90MPa，不能直接用作结构材料。通过合金化、热处理、晶粒细化、引入陶瓷颗粒增强相等多种方法或这些方法的综合运用，镁的力学性能会得到大幅度提高。长期以来，人们对镁合金的强化机理进行了大量研究，镁合金的强化通常有以下几个途径：热处理强化(固溶强化、沉淀析出强化)、弥散强化、细晶强化以及复合强化
a．固溶强化
固溶合金是由合金元素完全溶解在基体金属中而形成的。溶质原子在晶格上替代了基体金属原子，起到了强化的作用。这种强化效果是通过原子错配和溶质与基体原子之间弹性模量的差异，使基体产生点阵畸变而获得。已有报道，不少溶质原子，包括 Al 和 Zn，固溶后基面滑移临界分切应力的增加与加入溶质元素的原子浓度的三分之二次方成正比
b．析出强化
析出强化是镁合金强化的一个重要机制，更是镁稀土合金的主要强化方式之一，何上明等人的研究表明，在镁稀土铸造合金中，析出强化占总屈服强度的 60%以上，而在变形合金中，析出强化也占到 40%左右。在镁合金中，当合金元素的固溶度随着温度的下降而减少时，便可能产生析出强化；如上文所述，镁稀土系合金都具有这一特征。镁稀土合金在高温下固溶处理可得到过饱和固溶体，然后在较低的温度下进行时效处理，过饱和固溶体分解产生弥散的析出相，不同的镁稀土系产生的析出相也各不相同。析出强化效果与析出相的大小、形貌、硬度以及它与基体之间界面的性质等因素密切相关。
c．弥散强化
尽管析出强化可以通过固溶时效处理达到最佳效果，但是通常镁合金中的析出相随着温度升高容易粗化，同时析出相的密度降低，最终析出相全部溶解到基体中而失去强化作用。与析出相不同，凝固过程中产生的弥散相由于具有较高的熔点以及对基体极低的溶解度或不溶，使得它具有较高的热力学稳定性。弥散强化的合金在形变时由于位错被弥散体阻滞，从而使合金在较高温度下仍具有较高的力学性能。镁稀土合金中由于凝固过程中形成的弥散相(通常也称共晶第二相)具有较高的固溶温度(镁稀土化合物的固溶温度一般在 500℃以上)，因此弥散强化对于提高合金的高温强度或蠕变性能作用十分明显。
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