稀土在镁合金中的主要作用与效果

熔体净化作用

稀土元素在镁合金熔体中具有除氢、除氧、除硫、除铁、除夹杂物的作用， 达到除气精炼、净化熔体的效果。

熔体保护作用

镁合金在熔炼过程中极易氧化燃烧， 目前工业生产镁合金一般采用熔剂覆盖或气体保护法熔炼， 但都存在不少缺点， 如果能够提高镁合金熔体自身的起燃温度则有可能实现镁合金大气下直接熔炼， 这对镁合金的进一步推广应用意义重大。稀土是镁合金熔体的表面活性元素， 能够在熔体表面形成致密的复合氧化物膜， 有效阻止熔体和大气的接触， 大大提高镁合金熔体起燃温度。

细晶强化作用

稀土元素在固液界面前沿富集引起成分过冷， 过冷区形成新的形核带而形成细等轴晶， 此外稀土的富集使其起到阻碍α-Mg晶粒长大的作用， 进一步促进了晶粒的细化。根据Hall2Petch 公式， 合金的强度随晶粒尺寸的细化而增加， 并且相对体心立方和面心立方晶体而言， 晶粒尺寸对密排六方金属强度影响更大， 因此镁合金晶粒细化产生的强化效果极为显着。

固溶强化作用

大部分稀土元素在镁中具有较高的固溶度， 当稀土元素固溶于镁基体时，由于稀土元素与镁的原子半径和弹性模量的差异，使镁基体产生点阵畸变。由此产生的应力将阻碍位错运动，从而使镁基体得到强化。稀土元素固溶强化的作用主要是减慢原子扩散速率， 阻碍位错运动， 从而强化基体， 提高合金的强度和高温蠕变性能。

弥散强化作用

稀土与镁或其他合金化元素在合金凝固过程中形成稳定的金属间化合物，这些含稀土的金属间化合物一般具有高熔点、高热稳定性等特点， 它们呈细小化合物粒子弥散分布于晶界和晶内， 在高温下可以钉扎晶界， 抑制晶界滑移， 同时阻碍位错运动， 强化合金基体。

时效沉淀强化作用

稀土元素在镁中所具有的较高固溶度随温度降低而降低， 当处于高温下的单相固溶体快速冷却时， 形成不稳定的过饱和固溶体， 经过长时间的时效， 则形成细小而弥散的析出沉淀相。析出相与位错之间交互作用， 提高合金的强度。