稀土微合金化改善镁变形加工塑性及其机理研究

添加少量稀土可以明显改善镁的变形加工性能，系统研究稀土种类，添加量与镁变形加工性能的关系，了解稀土对镁变形过程的影响对镁稀土合金进一步开发和利用至关重要。本项目拟选用钕, 钆和镝作为轻、中和重稀土代表，系统研究稀土添加量对镁挤压变形性能和力学性能的影响规律，获得最佳固溶添加范围，并深入探讨其作用机理。采用重力法制备合金锭，挤压，采用X射线, 光学显微镜, 扫描和透射电镜等表征手段研究变形前后合金的组成、晶粒尺寸、重结晶行为，相结构及其分布。系统研究合金在不同温度和不同应变速度下的拉伸和压缩性能，揭示稀土种类和添加量与镁稀土合金加工性能的关联性。在此基础上，通过X射线和第一性原理研究合金晶格参数随稀土类型和固溶稀土量的变化规律, 采用透射电镜和电子背散射衍射深入分析变形过程中佩尔斯势和堆垛层错能的变化，澄清不同类型稀土改善镁变形性能的作用机理，为开发新型镁稀土合金提供实验依据和理论支持。

镁合金的低温加工性能低是制约镁合金应用的一个难题。在前期的研究基础上，我们提出通过稀土微合金化改善镁的变形加工性能，这条途径不仅简单可行，而且价格合理，具有广阔的应用前景。采用重力法制备合金锭，挤压，采用X射线, 光学显微镜, 扫描和透射电镜等表征手段研究变形前后合金的组成、晶粒尺寸、重结晶行为，相结构及其分布。研究表明，轻稀土最好，重稀土最差，其中0.1-0.3 wt.% Ce/Nd可以明显改善基面织构，抑制晶粒长大，提高合金的变形性能。主要原因是添加微量稀土后，改变了孪晶的激化能，导致塑形增加，同时生产大量弥散的第二相质点，提高了再结晶温度。另外，研究发现，高压也是一种有效的改善合金低温变形性能的方法。以上研究成果发表在J. Amer. Chem. Soc, Scripta Mater. J.Alloys Compd，Int. J. Electrochem. Sci，Mater. Sci. Eng. A，J. Mech. Behav. Biomed. Mater， Mater. Lett.，Metall. Mater. Trans. A ，等上, 目前为止发表SCI论文25篇，EI 论文10篇，获中国发明专利9项。