在2015镁业分会年会上，嘉瑞国际控股有限公司就“轻质高性能稀土镁合金研制与应用进展”在大会上做了报告。当前，在镁行业需求不畅、应用推广面临压力的情况下，开拓镁的应用，提升高品质镁合金的研发水平，对促进镁合金质量和应用的提高具有重要的意义。
 

稀土镁合金材料

　报告介绍了嘉瑞集团利用添加La、Ce、Sm、Y等廉价富余稀土元素，开发了一系列轻质高性能稀土镁合金材料，其中高流动性稀土镁合金适用于3C领域薄壁件，已成功在多个笔记本电脑0.45~0.65mm的面盖产业化应用；嘉瑞集团开发的散热稀土镁合金合金因其优异的散热、导热性能及高温力学性能显示在照明、通讯等领域的应用前景；同时，为了推广镁合金的应用还研究了微弧氧化复合涂层的散热性能，开发综合性能优异的表面涂层。

　镁合金是最轻的金属结构材料，具有比刚度、比强度高，散热、减震、抗电磁干扰性能优异和易回收等特点，且国内资源丰富，完全可持续发展，被认为是“21世纪绿色工程结构材料”，尤其在汽车和电子信息行业具有巨大的应用价值。然而传统镁合金存在易氧化、不耐蚀、强度不高、抗高温蠕变性能差等本身固有的弱势性能阻碍镁合金在工业上被广泛应用。

　研究发现，稀土的加入，可以提高镁合金冶金质量，除去/减少氧、氢等气体、氧化物夹杂和铁、铜、镍等杂质；可以改善合金铸造性能（流动性），降低合金熔体粘度和表面张力；可以改善铸态合金组织、细化晶粒和枝晶；可以提高合金组织均匀度、各相分散度，可以提升铸件的致密性，增强镁合金中原子间结合力，减慢原子的扩散速度，从而提高镁合金的耐热、耐蚀、抗高温蠕变等综合性能。

　因此，利用廉价的富余稀土元素开发新型稀土镁合金镁合金，一是为积压稀土资源找到一个大用户--镁合金，有利于缓解稀土资源产销不平衡问题及诸多稀土元素的利用协调发展；二是降低了此类合金的成本，并且丰富的稀土资源使该合金的可持续发展得到保证，有利于提高镁合金的竞争力，促进稀土镁合金又好又快地发展。

　嘉瑞集团以AZ91D镁合金为基础原料，研究了富余稀土La、Ce、Y及碱土类元素对AZ91D合金流动性能的改善及其影响机理，采用镁合金压铸回收镁为原料，利用多元稀土微合金化技术制备稀土镁合金。目前已经应用在多款薄壁/超薄壁笔记本电脑面盖等产品上，已形成产业化能力，2016年将具备日产10吨稀土镁合金的能力。

　通过对比有无添加稀土元素的镁合金试样的化学成分可知，稀土镁合金中杂质元素（Fe、Cu、Ni）含量明显低于AZ91D，证实了稀土元素可以有效去除合金中夹杂元含量，具有除杂、净化熔体的作用。

　与AZ91D相比，稀土鎂合金抗拉强度提升5.8%，硬度提升4.8%，特别是延伸率提升36.8%，添加稀土元素有效提升镁合金的机械性能。同时由于添加稀土元素使得合金中的杂质元素（Fe、Cu、Ni）含量降低，有效提高了合金的耐腐蚀性能，腐蚀速率从4.673g/m2·h降低至1.137g/m2·h。

　轻量化、薄壁化是3C产品发展的趋势，嘉瑞集团将稀土镁合金材料与薄壁/超薄壁压铸技术相结合，已应用于0.65mm的《稀土金属材料》书本金属封面、0.65mmPC壳体的产业化生产，并于2015年在国内品牌笔记本电脑0.50mmPC面盖上实现产业化应用

　添加稀土后，合金抗拉强度提升12.98%；屈服强度提升18.26%；这说明添加多元微量稀土元素后，能有效提升镁合金的机械性能。嘉瑞集团采用压铸回收料和自主开发的生产工艺技术研发的新型稀土镁合金材料有效提升了传统AZ91D镁合金的综合性能，抗拉强度提升5.8%，硬度提升4.8%，延伸率提升36.8%。该公司自主开发的稀土镁合金新材料成功应用于多款薄壁/超薄壁产品产业化生产，推动了稀土镁合金在薄壁产品应用。

　材料的散热性能严重制约着电子行业的发展。例如，LED灯具使用过程中，散热影响灯源亮度输出。数据显示，灯源温度每升高2℃，可靠性下降10%；当使用温度超过80℃时，LED输出参数（寿命、光通量）迅速减小；若温度超过140℃时，LED灯具失效。据统计，由于电子元件温度过高而引起的失效高达55%，散热已成为电子行业发展的瓶颈问题。嘉瑞集团正是在这样的背景下，以Mg-Sm-Zn-Zr系合金作为基础开发了一款散热、耐热稀土镁合金（下记F0）。并通过压铸工艺及模具的优化，争取在2016年最终实现该合金的工业化应用。

　F0散热稀土合金热导率高达101W/m·K，比AZ91D合金提高40%，并优于压铸铝合金ADC12；且容热能力为1.778J/cm3·K，比AZ91D合金降低了7.0%，具有良好的导热散热性能。

　在采用相同功率的LED灯中，用AZ91D镁合金与F0稀土镁合金加工的相同结构和体积的散热壳体，F0稀土镁合金灯源温度比AZ91D降低4.19℃，这说明稀土镁合金导热、散热性能更好。

　为了推广镁合金及稀土镁合金的应用及满足不同产品不同用途的使用要求，嘉瑞集团积极开发镁合金及稀土镁合金的表面处理技术。其中，微弧氧化涂层（MAO）及微弧氧化复合涂层（MCC）因其优异的耐腐蚀性、耐高温性、表面硬度、耐摩擦性，环保的特点，可以满处户外苛刻的使用条件，是极具有前景的表面处理技术。

　嘉瑞集团稀土镁合金新材料的成功研发、生产技术优化以及产品应用成功开拓，为公司开辟3C产品高端市场奠定了可靠基础，利用廉价的富余稀土元素开发新型稀土镁合金镁合金，不仅提高了镁合金的竞争力，还促进了稀土镁合金行业的发展。

责任编辑：周娅

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