鎂合金材料添加各種金屬元素對鎂合金有什么影響

鋁是鎂合金材料中最常用的合金元素。鋁與鎂能形成有限固溶體，在共晶溫度(437℃）下的飽和溶解度為12.7%（質量分數(shù)）。在提高合金強度和硬度的同時，也能拓寬凝固區(qū)，改善鑄造性能，有形成顯微疏松的傾向。由于溶解度隨溫度下降而顯著減小，所以鎂鋁合金可以進行熱處理。

含鋁量過高時，合金的應力腐蝕傾向加劇，脆性提高。市售鎂合金材料的鋁含量通常低于10%（質量分數(shù)）。鋁含量為6%（質量分數(shù)）時，合金的強度和延展性匹配得最好。少量的鈣能夠改善鎂合金材料的冶金質量，許多生產廠家利用這一點來實現(xiàn)鎂合金材料的冶金質量控制。添加鈣的目的主要有兩點：其一是在鑄造合金澆注前加入來減輕金屬熔體和鑄件熱處理過程中的氧化；其二是細化合金晶粒，提高合金蠕變抗力，提高薄板的可軋制性。鈣的添加量應控制在0.3%（質量分數(shù)）以下，否則薄板在焊接過程中容易開裂。鈣還可以降低鎂合金材料的微電池效應。

Mn的主要作用是提高鎂合金材料的耐蝕性能，以Mn為主要合金化元素的Mg-Mn合金具有良好的耐蝕性能。在其他鑄造鎂合金材料或變形鎂合金材料中，往往加入少量的Mn，與嚴重損害鎂合金材料耐蝕性能的雜質Fe形成高熔點化合物而沉淀出來，減小Fe的有害影響，提高合金的耐蝕性能。例如，錳通過除去鐵及其它重金屬元素，避免生成有害的金屬間化合物來提高Mg-Al合金和Mg-Al-Zn合金的抗海水腐蝕能力。

鎂合金材料中添加的稀土元素分兩類，一類為含鈰的混合稀土，另一類為不含鈰的混合稀土。含鈰的混合稀土是一種天然的稀土混合物，由鑭、釹和鈰組成，其中鈰含量為50%（質量分數(shù)）；不含鈰的混合稀土為85%（質量分數(shù)）釹和15%（質量分數(shù)）錯的混合物。

稀土元素原子擴散能力差，既可以提高鎂合金材料再結晶溫度和減緩再結晶過程，又可以析出非常穩(wěn)定的彌散相粒子，從而能大幅度提高鎂合金材料的高溫強度和蠕變抗力。有研究表明，Gd、Dy和Y等通過影響沉淀析出反應動力學和沉淀相的體積分數(shù)來影響鎂合金材料的性能，Mg-Nd-Gd合金時效后的抗拉強度高于相應的Mg-Nd-Y和Mg-Nd-Dy合金。

鎂合金材料中添加兩種或兩種以上稀土元素時，由于稀土元素間的相互作用，能降低彼此在鎂中的固溶度，并相互影響其過飽和固溶體的沉淀析出動力學，后者能產生附加的強化作用。