在2015鎂業分會年會上，嘉瑞國際控股有限公司就“輕質高性能稀土鎂合金研制與應用進展”在大會上做了報告。當前，在鎂行業需求不暢、應用推廣面臨壓力的情況下，開拓鎂的應用，提升高品質鎂合金的研發水平，對促進鎂合金質量和應用的提高具有重要的意義。
 

稀土鎂合金材料

　報告介紹了嘉瑞集團利用添加La、Ce、Sm、Y等廉價富余稀土元素，開發了一系列輕質高性能稀土鎂合金材料，其中高流動性稀土鎂合金適用于3C領域薄壁件，已成功在多個筆記本電腦0.45~0.65mm的面蓋產業化應用；嘉瑞集團開發的散熱稀土鎂合金合金因其優異的散熱、導熱性能及高溫力學性能顯示在照明、通訊等領域的應用前景；同時，為了推廣鎂合金的應用還研究了微弧氧化復合涂層的散熱性能，開發綜合性能優異的表面涂層。

　鎂合金是最輕的金屬結構材料，具有比剛度、比強度高，散熱、減震、抗電磁干擾性能優異和易回收等特點，且國內資源豐富，完全可持續發展，被認為是“21世紀綠色工程結構材料”，尤其在汽車和電子信息行業具有巨大的應用價值。然而傳統鎂合金存在易氧化、不耐蝕、強度不高、抗高溫蠕變性能差等本身固有的弱勢性能阻礙鎂合金在工業上被廣泛應用。

　研究發現，稀土的加入，可以提高鎂合金冶金質量，除去/減少氧、氫等氣體、氧化物夾雜和鐵、銅、鎳等雜質；可以改善合金鑄造性能（流動性），降低合金熔體粘度和表面張力；可以改善鑄態合金組織、細化晶粒和枝晶；可以提高合金組織均勻度、各相分散度，可以提升鑄件的致密性，增強鎂合金中原子間結合力，減慢原子的擴散速度，從而提高鎂合金的耐熱、耐蝕、抗高溫蠕變等綜合性能。

　因此，利用廉價的富余稀土元素開發新型稀土鎂合金鎂合金，一是為積壓稀土資源找到一個大用戶--鎂合金，有利于緩解稀土資源產銷不平衡問題及諸多稀土元素的利用協調發展；二是降低了此類合金的成本，并且豐富的稀土資源使該合金的可持續發展得到保證，有利于提高鎂合金的競爭力，促進稀土鎂合金又好又快地發展。

　嘉瑞集團以AZ91D鎂合金為基礎原料，研究了富余稀土La、Ce、Y及堿土類元素對AZ91D合金流動性能的改善及其影響機理，采用鎂合金壓鑄回收鎂為原料，利用多元稀土微合金化技術制備稀土鎂合金。目前已經應用在多款薄壁/超薄壁筆記本電腦面蓋等產品上，已形成產業化能力，2016年將具備日產10噸稀土鎂合金的能力。

　通過對比有無添加稀土元素的鎂合金試樣的化學成分可知，稀土鎂合金中雜質元素（Fe、Cu、Ni）含量明顯低于AZ91D，證實了稀土元素可以有效去除合金中夾雜元含量，具有除雜、凈化熔體的作用。

　與AZ91D相比，稀土鎂合金抗拉強度提升5.8%，硬度提升4.8%，特別是延伸率提升36.8%，添加稀土元素有效提升鎂合金的機械性能。同時由于添加稀土元素使得合金中的雜質元素（Fe、Cu、Ni）含量降低，有效提高了合金的耐腐蝕性能，腐蝕速率從4.673g/m2·h降低至1.137g/m2·h。

　輕量化、薄壁化是3C產品發展的趨勢，嘉瑞集團將稀土鎂合金材料與薄壁/超薄壁壓鑄技術相結合，已應用于0.65mm的《稀土金屬材料》書本金屬封面、0.65mmPC殼體的產業化生產，并于2015年在國內品牌筆記本電腦0.50mmPC面蓋上實現產業化應用

　添加稀土后，合金抗拉強度提升12.98%；屈服強度提升18.26%；這說明添加多元微量稀土元素后，能有效提升鎂合金的機械性能。嘉瑞集團采用壓鑄回收料和自主開發的生產工藝技術研發的新型稀土鎂合金材料有效提升了傳統AZ91D鎂合金的綜合性能，抗拉強度提升5.8%，硬度提升4.8%，延伸率提升36.8%。該公司自主開發的稀土鎂合金新材料成功應用于多款薄壁/超薄壁產品產業化生產，推動了稀土鎂合金在薄壁產品應用。

　材料的散熱性能嚴重制約著電子行業的發展。例如，LED燈具使用過程中，散熱影響燈源亮度輸出。數據顯示，燈源溫度每升高2℃，可靠性下降10%；當使用溫度超過80℃時，LED輸出參數（壽命、光通量）迅速減小；若溫度超過140℃時，LED燈具失效。據統計，由于電子元件溫度過高而引起的失效高達55%，散熱已成為電子行業發展的瓶頸問題。嘉瑞集團正是在這樣的背景下，以Mg-Sm-Zn-Zr系合金作為基礎開發了一款散熱、耐熱稀土鎂合金（下記F0）。并通過壓鑄工藝及模具的優化，爭取在2016年最終實現該合金的工業化應用。

　F0散熱稀土合金熱導率高達101W/m·K，比AZ91D合金提高40%，并優于壓鑄鋁合金ADC12；且容熱能力為1.778J/cm3·K，比AZ91D合金降低了7.0%，具有良好的導熱散熱性能。

　在采用相同功率的LED燈中，用AZ91D鎂合金與F0稀土鎂合金加工的相同結構和體積的散熱殼體，F0稀土鎂合金燈源溫度比AZ91D降低4.19℃，這說明稀土鎂合金導熱、散熱性能更好。

　為了推廣鎂合金及稀土鎂合金的應用及滿足不同產品不同用途的使用要求，嘉瑞集團積極開發鎂合金及稀土鎂合金的表面處理技術。其中，微弧氧化涂層（MAO）及微弧氧化復合涂層（MCC）因其優異的耐腐蝕性、耐高溫性、表面硬度、耐摩擦性，環保的特點，可以滿處戶外苛刻的使用條件，是極具有前景的表面處理技術。

　嘉瑞集團稀土鎂合金新材料的成功研發、生產技術優化以及產品應用成功開拓，為公司開辟3C產品高端市場奠定了可靠基礎，利用廉價的富余稀土元素開發新型稀土鎂合金鎂合金，不僅提高了鎂合金的競爭力，還促進了稀土鎂合金行業的發展。

責任編輯：周婭

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