マグネシウム合金における希土類元素の役割

希土類元素は、熱耐性マグネシウム合金において重要な役割を果たします。これらの合金の90％以上には、希土類元素が含まれています。特別な電子構造により、希土類元素は独自の物理的および化学的特性を持ち、多くの点でマグネシウム合金の性能を向上させることができます。マグネシウム合金の希土類元素の主な機能には、溶融物の精製など、5つの側面が含まれます。

1.メルトを断ちます

希土類元素は非常に活性化学的特性を持っています。それらは、マグネシウム合金の水素、酸素、硫黄、およびその他の成分と反応して、鉄、コバルト、ニッケル、銅などの有害な金属包有物を溶液中に金属間化合物に変換し、それらを除去し、それにより合金の耐腐食抵抗を改善することができます。

2.合金の鋳造および処理特性を改善します

マグネシウム合金に希土類元素を追加すると、液体および固体状態の合金の酸化傾向を減らし、その鋳造特性を改善できます。たとえば、mg-y合金には、優れた高温酸化耐性があります。適切な希土類元素を追加すると、マグネシウム合金液の流動性も改善できます。

3.細かい穀物を強化します

希土類マグネシウム合金では、追加された希土類元素が固形液体界面の前面に濃縮され、成分が超冷却されます。新しい核生成ゾーンは、スーパークーリングゾーンに形成され、微細な等軸結晶を形成します。さらに、希土類の濃縮はα-mg穀物の成長を阻害し、穀物の洗練をさらに促進します。また、熱い作業とアニーリング中の再結晶と粒子の成長を妨げます。

4.固体溶液を強化します

ほとんどの希土類元素は、マグネシウムに大きな固形溶解度を持っています。希土類原子はマグネシウムマトリックスに溶解し、三価の希土類イオンは二価マグネシウムイオンを置き換えます。これは、原子拡散速度を遅くし、転位の動きを妨げ、マトリックスを強化し、合金の強度と高温のパフォーマンスを改善します。

5.拡散強化効果

希土類およびマグネシウムまたはその他の合金元素は、合金の固化プロセス中に安定した金属間化合物を形成します。これらの希土類含有金属間化合物は、一般に、高い融点と高い熱安定性の特性を持っています。それらは、微細な化合​​物粒子の形で粒界と穀物の内側に分散しています。高温では、穀物の境界を固定し、粒界境界を阻害し、脱臼の動きを妨げ、それにより合金マトリックスを強化することができます。