镁科研：AZ81铸造镁合金中稀土元素Y的影响|az|晶粒|稀土|试样|镁合金

意义：可以细化晶粒组织，且晶粒细化效果随着Y含量的增加而逐渐加强；屈服强度和抗拉强度随Y含量的增高出现先增加后降低的趋势，因此为了获得高强度的镁合金，可添加一定量的稀土Y。

机理：添加稀土元素Y，通过金相观察（下图），镁合金试样的微观组织主要由黑色的 α-Mg固溶体、呈灰色骨骼状的β-Mg17Al12 相和白色枝状的 Al2Y 相共同构成。从 Mg-Y 的二元相图可以知道，Mg-Y 共晶的稳定温度为 566℃，明显高于 Mg-Al 共晶的 427℃。因此，稀土元素 Y 与镁形成的化合物要比原来金相中的第二相 β-Mg17Al12 更稳定。且元素 Y 的加入可以迫使原晶粒细化，原来的第二相 β-Mg17Al12 发生溶解形成新的更稳定的第二相，从而产生固溶强化作用。此外， Y 原子与 Al 原子形成的新相 Al2 Y 是一种弥散的高熔点的稀土化合物，可以大大提高AZ81 镁合金的高温力学性能。

稀土Y 元素提高铸造 AZ81 镁合金的高温力学性能是由多种因素导致的。其一，在铸造过程中， Y 原子会置换出 α-Mg 基体中的 Mg 原子从而形成晶间畸变并增加位错阻力，导致出现固溶强化。其次，随着 Y 元素的加入， AZ81 镁合金的晶粒会持续发生细化作用，从而导致晶界增多，从而阻碍位错与变形的发生，即所谓的细晶强化作用。最后，随着 Y 元素的加入，会形成热稳定性更好的第二相Al 2 Y，从而提高试样整体的热稳定性。但稀土元素 Y 的含量过高会导致 Al 2 Y 相出现局部团聚，导致应力集中，会降低AZ81镁合金试样的高温力学性能。因此为了获得高强度的镁合金，可添加一定量的稀土Y。