Влияние добавок редкоземельных металлов на литой магниевый сплав

Применение магниевых сплавов получило бурное развитие с 1950-х годов, когда в качестве легирующих добавок стали использовать редкоземельные металлы. Добавление редкоземельных металлов в магниевые сплавы значительно улучшает сопротивление ползучести, прочностные характеристики как при комнатных, так и при повышенных температурах, а также литейные свойства магниевого сплава.

Ниже приведены три типа магниевых сплавов, содержащих редкоземельные металлы:

1. Сплав Mg-RE-Zr
Сплав Mg-RE-Zr (Mg-3RE-0.1Zr) широко используется в авиационных двигателях благодаря своим высоким прочностным характеристикам и хорошему сопротивлению ползучести при температуре 205℃.

2. Сплав RE Mg-Zn-Zr
ZK51 (Mg-4,5Zn-0,6Zr) имеет предел прочности на растяжение 280 МПа, но его литейные свойства плохие. Однако добавление RE значительно улучшает литейные свойства, поскольку соединения Mg-Zn-RE, которые появляются после добавления RE, распределяются по границе зерен в виде разведенной эвтектики.

ZE63A (Zn-6wt%, RE-2.5wt%, Zr-0.6wt%) уже много лет применяется в двигателе RB211 для реверсирования тяги. Он имеет предел прочности на растяжение 276 МПа, предел текучести 186 МПа и пластичность 5%.

3. Сплав Y-Mg
Иттрий оказывает хорошее упрочняющее действие на магниевый сплав, которое возникает в результате блокирования раствора иттрия жаропрочными соединениями в матрице и границах зерен. Поэтому сплав Y-Mg обладает хорошими термопрочностными свойствами и даже имеет такие же свойства при повышенных температурах, как сплавы торий-магний. Кроме того, иттрий-магниевый сплав обладает отличной устойчивостью к высокотемпературному окислению. Магниевый сплав, содержащий 9 весовых процентов иттрия, после нагревания до 510℃ во влажном воздухе и выдерживания в течение 98 часов увеличился в весе всего на 1 мг, в то время как торий-магниевый сплав увеличился в весе на 15 мг.