Sr含量对新型Mg-Nd-Sr-Zr镁合金中第二相析出强化的研究(2)
纯镁的优点很多，由于力学性能很差，所以应用受到很多的限制。在纯镁中加入合金元素，可以改善镁合金的力学、化学、物理性能。镁合金多数有以下优点：①镁合金的密度是在1.75到1.85左右，比镁的密度稍微高点。镁合金的比强度、比刚度都很高[3]。②由于弹性模量较低，当受到外力作用时，应力分布均匀。避免了过高的应力集中。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。所以镁合金适于制造承受冲击力强的结构件[4]。③阻尼性能好，适合制备抗震零部件，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料[5]。④镁合金的切削加工性能优良。在所有常用金属中，镁合金是属于容易加工的材料。其切削加工速度大大高于其他金属。不需要磨削、抛光处理，用切削液就可以得到十分光洁的表面[6]。⑤镁合金在受到冲击或摩擦时，表面不会产生火花。⑥镁合金是优良的压铸材料，可以用几乎所有的铸造工艺来铸造成形。而且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。由于镁合金热容量低，与铝合金铸件比较，其生产效率提高了40%～50%。⑦由于镁合金在液态下容易剧烈氧化、燃烧，所以镁合金必须在溶剂覆盖下或在保护气氛中熔炼。镁合金铸件的固溶处理也要在在真空下进行或在CO、SO或SF气体保护下进行[7]。
添加稀土元素可以大大改善镁合金的化学、物理、力学性能，其原因是稀土元素和镁原子的尺寸半径相差很小，有较大的固溶度。具有良好的固溶强化、沉淀强化作用。可以改善微观结构和合金组织，提高了合金耐热性和耐蚀性、提高高温力学性能。由于稀土元素原子扩散能力差，大大地提高看镁合金再结晶温度并且减缓了再结晶过程。而且稀土元素有显著的时效强化作用，可析出稳定的弥散相粒子，很大程度提高了镁合金的蠕变抗力和高温强度[8]。为了得到高强、耐热、耐蚀性能的镁合金，开发含稀土镁合金，拓展镁合金的应用领域。
1.1.2镁合金的应用
根据图1.1显示，镁合金的产业链示图。
图1.1 镁合金产业链
2010 年我国汽车产销量超1800 万辆，产销量占世界排名第一。但是据估算中国汽车领域的镁合金年消费量不足1.6 万吨。中国汽车用镁合金平均不到1kg，远远低于欧美5kg ，有很大的应用市场。据预测2023 年前，中国处于汽车普及期，商用车市场增长率为9%，潜在的乘用车市场增长率为13%～15%。
我国的铝矿及铁矿资源则相对贫乏一点，镁矿资源却很丰富。为我国镁产业的可持续发展提供了可靠的资源保障。世界储量的铝矿石与铁矿石的可采储量保障年限只有几十年时间，并且我国的铁、铝资源非常贫乏。总储量仅占世界比例18.7%和2.3%，可采储量保障年限分别在30年左右和10年以下。而且，铁和铝对环境的污染比镁要大得多。钢铁的质量密度大，消费量大。其产品在使用过程中易造成高能耗和污染排放。虽然铝为轻质材料，但铝电解一个工艺环节的电耗花费太多，也间接导致高污染排放。
3C(-Computer，Communication，Consumer Electronic Product)产品是当今全球发展最快速的产业之一，在数字化技术的推动下，各类数字化产品的不断涌现。当今3C产品朝着轻、薄、小趋势发展，近年来镁合金的应用得到了持续的增长。镁合金相比于塑料外壳，具有电磁屏蔽性能好、强度高、导热性好、振动吸收性良好、可回收等优点，是制作电子产品外壳的理想材料。目前采用镁合金外壳的电子产品越来越多，镁合金产品的最小壁厚可以达到0.4毫米，具有更高的生产效率和产品质量。在这一领域中随着镁合金的表面处理工艺、高品质镁合金薄板生产工艺和低成本的冲压成型生产工艺水平的提升，镁合金将会在电视机、DVD、空调、冰箱等家用电器领域广泛使用。