作为目前工程应用中最轻的金属结构材料，镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”，作为重要的先进轻合金材料被列入国家科技创新发展规划。衡量高性能金属结构材料的重要指标是高强和耐蚀（低腐蚀速率、均匀腐蚀）。然而，与其它金属结构材料相比，传统镁合金强度较低、耐蚀性较差，尤其是两者难以兼得，严重阻碍镁合金的广泛应用。因此，同时提高镁合金强度和耐蚀性是目前推广镁合金应用急需解决的挑战性难点。前期研究表明，合理合金化设计是提高镁合金性能的关键之一。稀土元素由于具有独特的核外电子结构，作为重要合金化元素，已广泛应用于钢铁及有色合金。在镁合金领域，尤其是高强镁合金或耐蚀镁合金，学者已逐渐认识和掌握了稀土元素的积极作用。

近日，哈尔滨工程大学谢金书博士、张景怀教授、巫瑞智教授等人系统总结了稀土元素在镁合金中的行为及其规律，包括稀土元素半径、电负性及最大固溶度的演变规律，各种稀土元素在镁中固溶度随温度的变化规律等（图1）；稀土元素在强化和耐蚀方面产生的主要作用和效果；并介绍了高强耐蚀稀土镁合金的最新研究进展，阐明了目前的研究现状，总结出了一些共性规律。根据目前对稀土镁合金强度和耐蚀性能的研究，提出了通过合理添加稀土元素协同提高镁合金强度和耐蚀性能的新思路。

图1 稀土金属在镁中最大固溶度与：(a)稀土原子半径的关系，(b)稀土金属电负性的关系，(c)不同温度下稀土金属在镁中的固溶度

目前，关于同时提高稀土镁合金强度和耐蚀性的研究，主要集中在Mg-RE、Mg-RE-Zn和Mg-Al-RE系列合金。本文分别总结了相应合金的力学性能和腐蚀速率（图2、图3）。

图2 力学性能：(a)Mg-RE(-Zn)合金，(b)Mg-Al-RE合金

图3腐蚀速率：(a)Mg-RE(-Zn)合金，(b)Mg-Al-RE合金

综合分析发现，合金强度和耐蚀性不能良好匹配的核心问题是微观组织不均匀性（即成分和结构不同）导致的电位差异。因此，获得具有良好强化机制的均匀微观组织是实现镁合金高强兼耐蚀的关键。目前的研究大都从细化晶粒尺寸和调控各种增强相类型、尺寸和分布方面获得均匀的微观结构。从调控稀土镁合金中增强相的角度来看：

（1）一方面，纳米尺度析出相，如β’和γ’’相，具有极其显著的强化效果。另一方面，纳米级尺寸和均匀分散的析出相可以在一定程度上实现微观结构的均匀性，有助于形成较小的阴阳极面积比，从而降低局部微电偶腐蚀。

（2）含有准晶、W相和长周期堆垛有序(LPSO)结构的稀土镁合金因其较高的强度而备受关注。就腐蚀而言，除了增强相的电位差异外(图4)，其尺寸和分布也是影响腐蚀行为的重要因素。在晶界周围形成连续分布的增强相（如18R-LPSO相），起到腐蚀屏障效应，可延缓腐蚀扩展。然而，强电偶腐蚀始终存在，并不能从根本上提高耐蚀性能。同时，晶内分散均匀的细小14H-LPSO相可以提高电化学均匀性，减少微电偶腐蚀，有利于形成均匀的氧化膜和提升膜修复能力。

图4 SKPFM结果：(a)和(b) W相和I相，(c)和(d) LPSO相

（3）新开发的高密度基面堆垛层错（SFs）增强Mg-RE-Zn合金，通过巧妙的成分和工艺设计，构筑了全新高强耐蚀镁合金“均匀”的微观组织(图5)，实现镁合金强度与耐蚀的同时提升。

图5 含SFs的Mg-8Er-1Zn合金和含普通第二相的Mg-8Er合金腐蚀过程中的形貌示意图

基于调研结果，本文也指出了该领域存在的一些问题和挑战。1）基于工程应用的变形稀土镁合金的强度和耐蚀性协同提升研究迄今报道较少，今后有必要对这一领域进行系统深入研究。2）实验条件通常不统一，很难进行统一的性能评价，特别是在腐蚀方面。3）所开发镁合金的应用背景一般不具体，相关研究不成熟，离实际应用还很远。4）强度与耐蚀性协同改善的相关规律和机理尚不很清晰。从含稀土镁合金中增强相角度来看，在明确其对强度和耐蚀性的影响规律和机理的基础上，有必要对其形貌和分布进行细致调控，以获得更好的强度和耐蚀综合性能。5）考虑到稀土资源的战略价值，稀土镁合金的开发应考虑如何在较低稀土含量（即不浪费宝贵资源）的基础上实现高强度和高耐蚀。

声明：以上所有内容源自各大平台，版权归原作者所有，我们对原创作者表示感谢，文章内容仅用来交流信息所用，仅供读者作为参考，一切解释权归镁途公司所有，如有侵犯您的原创版权请告知，经核实我们会尽快删除相关内容。鸣谢：镁途公司及所有员工诚挚感谢各位朋友对镁途网站的关注和关心，同时，也诚挚欢迎广大同仁到网站发帖、投稿.