【畢業(yè)學(xué)位論文】部分稀土鎂合金體系相關(guān)系的研究-材料科學(xué)與工程博士論文

博士學(xué)位論文 部分稀土鎂合金體系相關(guān)系的研究 作者姓名： 孟凡桂 學(xué)科專業(yè)： 材料學(xué) 學(xué)院 （系、 所） ： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 金展鵬 教授 中 南 大 學(xué) 2006 年 9 月 分類號 密級 博士學(xué)位論文 部分稀土鎂合金體系相關(guān)系的研究 of in 者姓名： 孟凡桂 學(xué)科專業(yè)： 材料學(xué) 學(xué)院 （系、 所） ： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 金展鵬 教授 副指導(dǎo)教師： 論文答辯日期 答辯委員會主席 中 南 大 學(xué) 2006 年 9 月 博士學(xué)位論文 摘 要 鎂合金因具有比重輕、比強(qiáng)度高、以及良好的電磁屏蔽能力、良好的鑄造性能、易于再生利用和資源豐富等一系列優(yōu)點，其開發(fā)應(yīng)用已成為材料研究和應(yīng)用界的關(guān)注熱點。在鎂合金中添加稀土，能夠提高合金的高溫力學(xué)性能、抗蠕變性能、耐蝕性能等。因此，稀土常作為鎂合金的主合金元素或微合金化元素。 稀土元素在鎂合金中的多種有益作用， 促成了稀土元素在鎂合金中日益廣泛的應(yīng)用和稀土鎂合金的不斷開發(fā)。 為了更有效的改進(jìn)合金性能、 優(yōu)化合金成分與工藝選擇，有必要掌握相圖和熱力學(xué)信息。本文通過實驗 測定和相圖計算技術(shù)種手段，分別對 元系、 元系和元系的相關(guān)系進(jìn)行了研究。并根據(jù)本文建立的和文獻(xiàn)報道的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，對 元合金的平衡凝固過程和非平衡凝固過程進(jìn)行 了模擬，主要研究工作如下： （ 1）通過 X 射線衍射分析、掃描電鏡和電子探針成分分析，測定了 元系 773 K 富鎂側(cè)的等溫截面。實驗驗證了存在三元相 ，檢測到三個三相區(qū)： (+、 (+、+五個兩相區(qū)： （ +、（ +、 +合物 有較大的溶解度范圍，其中 量變化較小， Y 有較大的成分變化范圍。 運用 術(shù)優(yōu)化計算了 元系，內(nèi)容包括：評估了 元系的實驗數(shù)據(jù)，重新優(yōu)化了 元系，其中液相采用簡單的替換溶液模型，有序相 用雙亞點陣模型，并與無序相 用了同一個吉布斯自由能表達(dá)式，以處理與 之間的有序無序轉(zhuǎn)變關(guān)系；在前人優(yōu)化的基礎(chǔ)上，對 元系中 的參數(shù)重新進(jìn)行了調(diào)整，減少了參數(shù)數(shù)目；根據(jù)所測的等溫截面，并結(jié) 合邊際二元系的熱力學(xué)參數(shù)，優(yōu)化計算了 元系。 所有計算結(jié)果都較好的吻合了實驗數(shù)據(jù)。 （ 2）評估了 元系的實驗數(shù)據(jù)，并首次運用 中 和 Y 的 的晶格穩(wěn)定性數(shù)據(jù)采用了文獻(xiàn)報道的第一原理計算值， 根據(jù)優(yōu)化所得的參數(shù)計算的相圖合理的解釋了實驗數(shù)據(jù)。 改用雙亞點陣模型來處理 元系中的有序相 博士學(xué)位論文 摘 要 術(shù)優(yōu)化了模型參數(shù)。計算的 圖與實驗數(shù)據(jù)一致。 與 據(jù)庫的計算結(jié)果比較， 新的模型考慮了 間的有序無序轉(zhuǎn)變，且 由包晶反應(yīng)生成，符合實驗結(jié)果。 根據(jù)文獻(xiàn)報道的 元系的實驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化了該三元系，計算的 773K 的等溫截面和富鎂側(cè)三個垂直截面與實驗的相關(guān)系一致， 計算的富鎂側(cè)液相面的共晶反應(yīng)和兩個三元化合物的分解溫度與實驗值吻合。 （ 3）評估了 元系的實驗數(shù)據(jù)，并首次運用 元系進(jìn)行了優(yōu)化， 計算的 元系相圖與熱力學(xué)性質(zhì)與實驗數(shù)據(jù)基本一致。結(jié)合文獻(xiàn)報道的 元系的優(yōu)化結(jié)果，外推計算了 元系。計算了液相面投影圖，一系列的垂直截面和等溫截面。 （ 4）根據(jù)本文及文獻(xiàn)報道的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，對 元合金的凝固過程進(jìn)行了模擬， 模擬結(jié)果合理的解釋了文獻(xiàn)報道的 元合金的凝固組織。元合金的平衡凝固和 固中各相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化曲線存在明顯差異，根據(jù)模擬結(jié)果，對合金的熱處理溫度提出了合理化建議。 關(guān)鍵詞 鎂基合金，稀土，相圖， 固模擬 博士學(xué)位論文 摘 要 in to as as an of to g to of To of of In on of as in (1) in of 73 K by ( 、 ( 、 + (、 (、 、+ d . of of a as as A in to of on in on in of 士學(xué)位論文 摘 要 in (2) as It in a of of in In to in a 2of in in In on in (3) A of on to of in in in (4) in to Yb Y. to in to or 士學(xué)位論文 目 錄 第一章 緒 論. 1 及鎂合金的特點與研究現(xiàn)狀 . 鎂的特點與應(yīng)用. 鎂合金的特點與應(yīng)用. 稀土鎂合金.合金相圖 .圖研究及方法 . 相圖測定方法 . 相圖計算技術(shù).究目的和內(nèi)容 .二章 元系的實驗測定與熱力學(xué)計算 .言 .驗.金樣品的制備 . 樣品檢測 . 實驗結(jié)果與討論 .驗數(shù)據(jù)的評估 . 元系 . 元系和 元系 . 元系 .力學(xué)模型 . 純物質(zhì)的自由能. 溶體相. 有序無序轉(zhuǎn)變的 . 相. 化學(xué)計量比相. 化合物 .算結(jié)果與討論 . 元系 . 元系 . 元系 .士學(xué)位論文 目 錄 結(jié) .第三章 元系的熱力學(xué)優(yōu)化與計算 .言.驗數(shù)據(jù)的評估 . 元系 . 元系 . 元系.力學(xué)模型 . 溶體相. 有序無序轉(zhuǎn)變的 . . . 化學(xué)計量比相.算結(jié)果與討論 . 元系 . 元系 . 元系 .結(jié) .第四章 元系的熱力學(xué)優(yōu)化與計算.言 .驗數(shù)據(jù)的評估 . 元系 . 元系和 元系 .力學(xué)模型 . 溶體相. 化學(xué)計量比相.算結(jié)果與討論 . 元系 . 元系 .結(jié) .第五章 部分稀土鎂合金的凝固過程分析.言 .金的凝固組織分析.金的凝固過程分析.士學(xué)位論文 目 錄 金的凝固組織分析.結(jié) .第六章 總結(jié)與展望.結(jié) .望 .參考文獻(xiàn). 84 致 謝. .讀學(xué)位期間發(fā)表的論文.士學(xué)位論文 第一章 緒論 1第一章 緒 論 及鎂合金的特點與研究現(xiàn)狀 隨著金屬材料消耗量的急劇上升和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 及大規(guī)模生產(chǎn)工藝的出現(xiàn)和廣泛使用，地球表殼的資源日趨貧化。尤其是進(jìn)入 21 世紀(jì)后，資源和環(huán)境已成為制約人類可持續(xù)發(fā)展的首要因素。為節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，世界各國紛紛制定相關(guān)節(jié)能環(huán)保政策， 如美國和歐洲已經(jīng)制定了嚴(yán)格的汽車排放和燃油標(biāo)準(zhǔn)，日本政府已立法規(guī)定自 2001 年 4 月起所有銷售的家電必須強(qiáng)制回收 1；與此同時也加速了對新型環(huán)保節(jié)能材料的研發(fā)和應(yīng)用。鎂因其優(yōu)良的特性，豐富的儲量，其合金材料已成為世界各國普遍研究的對象。 的特點與應(yīng)用 鎂的原子序數(shù)為 12，原子量為 于周期表中第 3 周期第 2 主族。鎂在 20時的密度只有 g/鋁的 2/3，鋼的 1/4，是常用結(jié)構(gòu)材料中最輕的金屬。鎂的體積熱容比其它金屬低，在 20時的體積熱容為 1781 J/(K) 2。 鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，在室溫下，鎂的表面能與空氣中的氧起作用，形成保護(hù)性的氧化鎂薄膜，但由于氧化鎂薄膜比較脆，而且也不像氧化鋁薄膜那樣致密，故其耐蝕性很差。鎂的室溫塑性很差，純 鎂單晶體的臨界切應(yīng)力只有（ 4849） 105 鎂多晶體的強(qiáng)度和硬度也很低，因此不能直接用作結(jié)構(gòu)材料。 鎂是地殼中含量最豐富的元素之一，其豐度居第 8 位，次于氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀，約占地殼組成的 中國有著豐富的鎂資源，菱鎂礦儲量 27 億噸，居世界首位，白云石更是高達(dá) 70 億噸，原鎂產(chǎn)量已連續(xù)多年占世界第一位，圖 1 2004 年世界各國原鎂產(chǎn)量分布示意圖。 雖然鎂的含量豐富，產(chǎn)量較高，但世界純鎂目前仍主要用于鋁合金的合金元素等，如圖 1示。用于鎂合金壓鑄件的比例僅占 3，鎂合金的開發(fā)和應(yīng)用還具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?合金的特點與應(yīng)用 純鎂的力學(xué)性能低，在通過合金化、形變硬化、晶粒細(xì)化、熱處理等多種工藝處理后，其力學(xué)性能將會得到大幅度的改善。在諸多工藝中，鎂的合金化是實 博士學(xué)位論文 第一章 緒論 20 100,000 200,000 300,000 400,000 500,00012,000 120,000 447,000 900 27,500 10,000 40,000 5,000 15,000 45,000004 年世界各國原鎂產(chǎn)量 1004 際應(yīng)用中最基本、最常用和最有效的一種強(qiáng)化途徑。在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素形成的鎂合金材料具有以下優(yōu)點 3, 4： 圖 1997 年全球鎂的消費結(jié)構(gòu) 1to 997 第一章 緒論 3（ 1）重量輕 鎂合金的比重在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于最輕者，它的比重僅為鋁合金的68%，鋅合金的 27%，鋼鐵的 23%。 （ 2）比強(qiáng)度、比剛度高 鎂合金的比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)，遠(yuǎn)高于工程塑料，為一般塑料的 10 倍，可作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。 （ 3）耐振性好 鎂合金的耐振性能很好，在相同載荷下，鎂合金減振性是鋁合金的 100 倍，鈦合金的 300 500 倍。 （ 4）電磁屏蔽性佳 鎂合金的電磁屏蔽性非常好， 用其制作的外殼能夠完全吸收頻率超過 100此可以為 3C 產(chǎn)品 (即 信、 算機(jī)和 費類電子)提供優(yōu)越的抗電磁保護(hù)作用。 （ 5）散熱性好 金屬鎂具有較低的體積熱容，合金化后熱容變化小，因此，鎂合金的一個重要的特征是加熱升溫與散熱降溫速度快。 （ 6）可回收性好 鎂金屬及其合金是一種環(huán)保型材料，對環(huán)境無污染,其廢料回收利用時耗能少，回收利用率高（能達(dá)到 85%以上） ，回收利用的費用低（僅為相應(yīng)新材料價格的 4%左右） 。 （ 7）蘊藏豐富 鎂在地殼中的儲量居第 8 位，尤其是大部分的鎂原料可從海水中提煉，因此來源穩(wěn)定。 正是由于具有上述優(yōu)點，鎂合金材料在交通、計算機(jī)、通訊、消費類電子、國防軍工等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。在汽車 制造業(yè)中，鎂合金的應(yīng)用能夠有效減輕汽車重量。據(jù)研究表明，交通工具每減重 10，耗油及廢氣排放將減少8% 10。而汽車每降低 100 百公里油耗可減少 ，汽車自重每降低 10%，燃油效率可以提高 因此，近年來包括方向盤、變速箱殼體、座椅、汽車輪轂、發(fā)動機(jī)蓋板等汽車零部件紛紛 開始采用鎂合金作為原材料，以減輕汽車自重，從而達(dá)到省油節(jié)能的目的。在 電子產(chǎn)品中，鎂合金的應(yīng)用很好的適應(yīng)電子器件高度集成化和輕薄短小的發(fā)展 趨勢。目前，鎂合金已被用來制作電子、電腦和通訊工具的殼體，如手提式攝 相機(jī)機(jī)殼、筆記本電腦外殼、手博士學(xué)位論文 第一章 緒論 4機(jī)機(jī)殼等。采用鎂合金制造個人電腦、移動電 話等電子器材外殼不需要作導(dǎo)電處理，就能獲得很好的屏蔽效果，有效減少因 電磁泄露造成干擾信號、降低通訊和運算質(zhì)量、危害人體健康等問題的可能性 。同時，鎂制外殼還可以及時散出器件運行產(chǎn)生的熱量，提高機(jī)器的工作效率 和使用壽命。并且，在許多情況下，鎂合金在汽車行業(yè)和電子行業(yè)能夠代替難 以回收利用的工程塑料，且其回收利用費用只占新材料成本的 4%，因而鎂合金被認(rèn)為是 21 世紀(jì)最具開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料” 。尤其是在許多傳統(tǒng)金屬礦產(chǎn)資源趨于枯竭的今天，加速鎂合金的研發(fā)與應(yīng)用，對保持社會可持續(xù)發(fā)展具有更為重要的戰(zhàn)略意義。 目前全球已掀起鎂合金的開發(fā)應(yīng)用熱潮， 學(xué)術(shù)界對鎂合金的研究主要集中在以下三個方面 5：(1) 以追求輕量化（高比強(qiáng)度）的室溫用鎂合金為研究目標(biāo)，從 金發(fā)展到 列合金； (2) 追求高模量和高強(qiáng)度的顆?；蚨汤w維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究；(3) 追求高溫性能的耐熱鎂合金，主要是 列合金的開發(fā)。 土鎂合金 稀土金屬（ 于具有獨特的核外電子排 布，作為合金元素時能表現(xiàn)出獨特的性能。其在冶金過程中可以凈化合金熔體、改善合金組織、提高合金室溫及高溫力學(xué)性能、增強(qiáng)合金耐蝕性能等。因此，稀土作為主合金元素或微合金化元素，被廣泛應(yīng)用在鋼鐵及有色金屬合金（銅、鋁、鋅等合金）中。在鎂合金領(lǐng)域，稀土優(yōu)異的凈化、強(qiáng)化作用不斷被人們認(rèn)識和掌握，如稀土在鑄造鎂合金中不但能夠凈化、除氣、除雜，還能提高合金的高溫抗拉強(qiáng)度，改善合金的鑄造性能和抗蠕變能力。 從相圖上，二元系 鎂側(cè)大多是簡單的共晶反應(yīng)，稀土元素在鎂中有較大的極限固溶度，而且隨溫度的下降，固溶度變化大，因此該類合金有良好的鑄造性能，并且由于稀土反應(yīng)生成的化合物熱穩(wěn)定高，分布在晶間，使合金具有良好的蠕變性能和高的高溫強(qiáng)度， 超過 473 K 溫度應(yīng)用的鎂合金主要是稀土鎂合金。此外，研究表明，稀土還能提高鎂合金的耐蝕性能。稀土鎂合金的這些優(yōu)異的性能，大大拓展了鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域，也促使了一系列含稀土的鎂合金的開發(fā) 6, 7。 （ 1） 合金 20 多年前，就已經(jīng)有將稀土加入壓鑄鎂鋁合 金中來提高性能的報道，稀土比 夠更加有效地增加 金的蠕變強(qiáng)度，目前，已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的 A 代表元素 E 代表稀土，為 準(zhǔn)中的標(biāo)記方法）系合金有 和 士學(xué)位論文 第一章 緒論 5(這些合金可用于汽車動力系統(tǒng)部件。 （ 2） 合金 r)（ 準(zhǔn)， E 代表稀土， K 代表 第一個以稀土為主要合金元素的高溫鑄造鎂合金，該合金滿足了在 205下高的強(qiáng)度和蠕變性能的要求，可以應(yīng)用于制造航空發(fā)動機(jī)。增加稀土含量，將進(jìn)一步改善鑄造性能，推動了 n)合金的開發(fā)。 （ 3） 合金 在 金中，增加 加入量，將改善鑄造性能，因此， r)（ 準(zhǔn)， E 代表稀土， Z 代表 金正在逐步取代 金，應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)上。由于 加入，使 r)合金具有抗熱裂和可焊接性能，并且，顯微縮松傾向降低，在 成分范圍內(nèi)， 量增高、 量降低，則合金力學(xué)性能升高、鑄造性能降低。人們發(fā)現(xiàn)， 合金在氫氣中固溶處理，會導(dǎo)致合金共晶相中稀土沉淀為稀土氫化物， 從共晶中釋放出并擴(kuò)散至基體中，在隨后的低溫時效時沉淀，使合金的力學(xué)性能明顯提高，從而開發(fā)了 于 金的稀土含量較高，鑄造性能很好，在氫化處理和時效后，具有很高的拉伸性能和疲勞強(qiáng)度， 該合金多年來一直用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)的推力換向器。 （ 4） 合金 夠提高 金的力學(xué)性能，尤其是對富 土，效果更為顯著。 r)（ 準(zhǔn)， Q 代表 E 代表稀土）合金在固溶處理后人工時效狀態(tài)下應(yīng)用，它具有高的室溫拉伸性能，并且，在 250以下的拉伸性能和抗蠕變性能都很好， 200的蠕變性能與 當(dāng)，它廣泛用作飛機(jī)、導(dǎo)彈的優(yōu)質(zhì)鑄件。研究發(fā)現(xiàn)，加入 u 后，可以使 金中的 量降至 1%，從而大大降低合金的生產(chǎn)成本，這就是金。 加入并未降低合金的室溫性能，而且還使合金具有了穩(wěn)定的高溫性能。在 200250， 高溫性能與 H 代表 當(dāng)。上述含 合金的發(fā)展，使鎂合金的室溫性能接近高強(qiáng)度鋁合金 泛應(yīng)用于航空航天用變速箱和發(fā)動機(jī)外殼等鑄件。 （ 5） 合金 利用 Y 在 的高固溶度和 金的時效硬化能力， 發(fā)展了一系列的金，它們在高達(dá) 300時，仍然具有優(yōu)異的蠕變性能，同時，這博士學(xué)位論文 第一章 緒論 6類合金熱處理后的耐蝕性優(yōu)于其他高溫鎂合金，與鋁合金相近。第一個工業(yè)應(yīng)用的含 Y 鎂合金是 E(d)r （ 準(zhǔn)， W 代表 Y， E 代表稀土） ，鑄件的氣密性和焊接性能良好，已經(jīng)在飛機(jī)和賽車汽缸上得到應(yīng)用。但是，該合金在約 150時的長期暴露將導(dǎo)致韌性降低。降低 Y 含量、增加 量，則能達(dá)到在整體強(qiáng)度稍稍降低的情況下，保持適當(dāng)?shù)捻g性。 基于這一研究發(fā)現(xiàn)， 開發(fā)出了 稀土 r)和 稀土 r)稀土鎂合金。 有優(yōu)異的綜合性能和高溫穩(wěn)定性，在 300其性能能保持 1000 小時之久， 300時的抗拉強(qiáng)度為 150170 于 250以下應(yīng)用，其成本比 ，在高性能汽車和導(dǎo)彈制造中具有令人鼓舞的應(yīng)用前景。 （ 6）其他 合金 金是最輕的鎂合金，稀土加入后，通過固溶強(qiáng)化和形成細(xì)小彌散的金屬間化合物來提高 金的力學(xué)性能， Y 能細(xì)化 金的晶粒，提高合金性能。例如， 合金，抗拉強(qiáng)度達(dá)到 230 無 Y 時提高了 65%，超塑性提高了 10100 倍。最近開發(fā)的 d， b 耐熱鎂合金，在 250的抗拉強(qiáng)度為 280320 合金和鋁合金的強(qiáng)度相比，又有了大幅度的提高。 d (或 3%金，由于高溫強(qiáng)度高，具有比 金更好的耐蝕性，成為有希望應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)零件的新合金。最近，在研究 燃鎂合金時發(fā)現(xiàn)，隨 Y 含量增加，合金的晶粒尺寸減小，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度增加，伸長率變化很小。 可以預(yù)見，隨著汽車工業(yè)、通訊電子業(yè)等領(lǐng)域?qū)︽V合金需求的迅速增加，稀土鎂合金的應(yīng)用研究必將進(jìn)一步拓展， 不僅現(xiàn)有稀土鎂合金將得到不斷改進(jìn)和完善，新的稀土鎂合金也將不斷開發(fā)出來，因此，稀土鎂合金的研究與開發(fā)仍將是鎂合金領(lǐng)域的研究熱點之一。我國是一個稀土資源十分豐富的國家，已探明的稀土儲量占世界稀土儲量的 80%以上， 開發(fā)含有稀土元素的高品質(zhì)的鎂合金材料在我國具有獨特的優(yōu)勢。 合金相圖 雖然在實際需求的推動下，已開發(fā)出若干品類的鎂合金，如高強(qiáng)、耐熱、超輕鎂合金等。但與其他成熟的結(jié)構(gòu)材料相比，其合金化尚存在許多問題，而這些問題又與相圖研究的內(nèi)容與水平密切相關(guān)。 與鋼鐵材料、鋁合金相比，鎂合金缺少二元、三元和多元相圖的研究，特別是多元變溫縱截面相圖的研究；缺少二元、三元和多元系統(tǒng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫以及博士學(xué)位論文 第一章 緒論 7擴(kuò)散系數(shù)、相變動力學(xué)數(shù)據(jù)庫；缺少在這些數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的合金設(shè)計的理論與實踐積累。德國 8, 9和意大利 10 等研究組對鎂合金相圖研究相對較多，近來，東北大學(xué)的郝士明教授和北京科技大學(xué)的杜振民教授也作了部分研究。已優(yōu)化計算的鎂合金三元體系主要有： R=r、 Y) 11 R=n) 25 R=Y、 28， R=29, 30，R=31 R=34, 35， 36。這些體系中，部分體系的數(shù)據(jù)庫是根據(jù)比較完善的實驗數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化建立起來的，也有一些體系實驗數(shù)據(jù)較少，所建的數(shù)據(jù)庫可靠性相對較低，需要進(jìn)一步完善，還有一些體系，沒有任何實驗數(shù)據(jù)，是根據(jù)邊際二元系簡單外推得到的，需要實驗驗證。除了上述體系外，還有很多體系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫尚未建立。鎂合金相圖研究的滯后，很大程度上是由于實驗困難引起的，由于金屬鎂極易揮發(fā)和氧化，加之常用的合金元素稀土也極易被氧化，使實驗難度大大增加，導(dǎo)致相當(dāng)一部分體系相關(guān)系不明確。另外，由于受多種因素的影響，鎂合金相變規(guī)律往往與相圖不符。而現(xiàn)有的研究基本局限于平衡相圖的研究，這種單一的平衡相圖并不能滿足鎂基合金材料在實際生產(chǎn)中復(fù)雜相變過程的需要?？傮w來看，鎂基合金相圖的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實際合金化需要， 這與當(dāng)前鎂合金的研發(fā)和應(yīng)用熱潮是不相適應(yīng)的。 相平衡和相圖資料有助于我們了解材料在制備過程中的熔化與結(jié)晶行為和在使用環(huán)境中可能發(fā)生的相轉(zhuǎn)變，對材料成分的設(shè)計、熱處理工藝的選取等都具有十分重要的指導(dǎo)意義。通過相圖資料，我們可以根據(jù)需要設(shè)計合金成分，選擇提高合金性能的方法，優(yōu)化合金的生產(chǎn)工藝。因此進(jìn)一步深化鎂基合金相圖的研究已成為當(dāng)務(wù)之急。鎂合金相圖的實驗測定，有待于深入研究；在實驗相圖的基礎(chǔ)上，優(yōu)化和計算鎂基合金相圖，針對不同的條件，對合金的相變規(guī)律作出合理的預(yù)測，設(shè)計合金，也具有極其重要的意義。 稀土作為鎂合金中重要的添加元素，在鎂合金中起著重要作用。結(jié)合我國豐富的稀土和鎂資源優(yōu)勢，研究稀土鎂合金相圖，指導(dǎo)稀土鎂合金材料的研究與開發(fā)，具有重要意義。 圖研究及方法 相圖是材料研究的重要工具，它表示在以溫度、壓力、成分等參量為坐標(biāo)的相空間中物質(zhì)的相組成變化圖。目前，相圖可通過實驗和計算兩種途徑獲得。 博士學(xué)位論文 第一章 緒論 圖測定方法 相圖在幾何上是由點、線、面構(gòu)成。實驗測定的相圖就是測定這些點、線、面。相圖的測定主要有合金法和擴(kuò)散偶法。 合金中發(fā)生的所有相轉(zhuǎn)變都同時伴隨著某種物理、化學(xué)性質(zhì)的變化，所以可利用合金的某種物