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序言：我國是世界上鎂資源最豐富的國家，已探明的菱鎂礦石約占世界探明儲量的1/4。菱鎂礦石經過燃燒，碳酸鎂分解為氧化鎂和二氧化碳。工業用鎂的純度可達到99.9%。鎂原子最外層的兩個電子很易失去，是很活潑的金屬，因此純鎂不適合做結構材料。純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯或稀土元素形成的鎂合金具有較高的強度，可以作為結構材料廣泛使用。

由于鎂的密度小，它的合金以質輕著稱，其比重與塑料相近，同時剛度、強度不亞于鋁，具有較強的抗震、防電磁、導熱、導電等優異性能，并且可以全回收無污染，可以稱為綠色環保材料。

關鍵詞：鎂合金；鎂鋁合金；稀土鎂合金；中間合金

1.鎂鋁(Mg-Al)合金

鎂合金中，目前使用最廣的是鎂鋁合金。鎂鋁合金有AZ (Mg-Al-Zn-Mn)、AM (Mg-Al-Mn)、AS (Mg-Al-Si)和AE (Mg-Al-RE)幾個系列。

AZ91D，屬于AZ系中AZ91系列合金，是高純牌號。它具有均衡的力學性能、鑄造性能和耐蝕性。某用戶此牌號薄壁件產品在放置一段時候后表面出現了點狀腐蝕和條紋狀暗斑。取不同區域的表面及橫截面制樣，使用島津電子探針EPMA-1720進行測試分析。

無論是點狀腐蝕還是條紋狀腐蝕形態，在腐蝕位置都檢測出集中分布的腐蝕性元素Cl、S等，合金鑄件中的這些元素溶劑可導致合金制品的耐腐蝕性能大幅度降低。

當然，影響鎂鋁合金耐蝕性能的因素有許多，除腐蝕元素夾雜外，合金中的夾雜元素Fe、Ni、Co、Cu對鎂鋁合金的耐蝕性影響最大；鎂鋁合金在海洋氣候環境下或酸雨環境中的抗蝕性也會大大降低；與合金本身的加工工藝、組織狀態等也有關系。

EPMA作為微區分析儀器，觀察和分析腐蝕位置處的特征，可以輔助評估究竟在原材料、工藝、處理狀態、運輸、倉儲等哪一個具體的環節不符規范，最終導致產品出現失效現象或質量問題。

另外，此鎂鋁合金中，用來提高拉伸性能的Zn和改善耐腐蝕性的Mn相對分布均勻，符合當初設計要求。

2.鎂稀土(Mg-RE)合金

稀土金屬活性較高，作為主要的合金元素或微合金化元素，廣泛應用于鋼鐵及有色金屬Cu、Al、Zn和Mg等合金中。

在稀土鎂合金的應用與開發中，已經有很多成熟的使用，如最輕的合金Mg-Li系合金中添加La、Ce、Nd等稀土元素，可提高合金的強度和硬度；最廣泛應用的Mg-Al合金中可添加Ce、Nd、Y，以提高合金的高溫蠕變強度、改善高溫力學性能。

現在鎂合金的應用按照使用場景的不同有很多類細分，如本次測試的為Mg-Zn系耐熱鎂合金。添加的稀土元素具有很高的化學活性，與O、S等元素具有較強的結合力，因而在冶金過程中可以凈化熔體、改善組織、提高綜合力學性能。大部分稀土元素在鎂中有較大的固溶度，可以實現固溶強化和沉淀強化。

試樣合金中的稀土幾乎全部分布于晶界，但不連續，平均晶粒尺寸直徑為24.5μm，晶界相寬度約2.4μm。富集于晶粒表面及晶界位置的稀土活性元素可以填充晶界處的晶界空位，改善晶界附近的組織形態，提高高溫抗蠕變性能。

在添加稀土元素的基礎上，輔助性添加少量的Zr，可以彌補其他元素的不足，進一步細化晶粒，隨著Zr添加量的增加，Mg-Zn系耐熱鎂合金的高溫抗拉極限強度得到提高。

另外，微區分析儀器比較有代表性的是波譜儀WDS和能譜儀EDS，國內使用EDS的用戶較多。由于EDS的分辨率低于WDS一個數量級，而這些稀土元素之間的特征X射線能量差異比較小，在EDS譜圖上特征譜峰會出現嚴重的相互干擾重疊的現象，如圖5所示。這對后續的分析和測試會造成干擾和誤判，出現錯誤的測試結果。

3.鎂-釔(Mg-Y)中間合金

鎂釔中間合金可在含稀土的鑄造和變形鎂合金中作為原料使用。稀土Y是提高鎂合金機械性能的優良添加劑，可顯著提高合金耐高溫性，抗腐蝕性和抗蠕變性，同時細化鎂合金的枝晶組織、改善鑄造和加工性能。

一般的Mg-Y系合金中Y含量低于8%，具有良好的鑄造性能、時效硬化及高溫抗蠕變性能，在新型航空發動機齒輪箱和直升機變速系統及賽車氣缸中都有較多的應用。

本次測試的Mg-Y為作為原料使用的中間合金，較為純凈，雜質含量很低。兩種元素在鑄態組織分布的形貌和成分測試（背散射成分相中，灰色區域為富Y相，黑色為Mg富集區域）結果如下：

小結：

鎂合金具有優良的性能，隨著現代科技和相關產業技術的進步，其市場需求一直呈現穩定增長的趨勢，有著極為樂觀的應用前景。

EPMA作為微區分析儀器，兼具高分辨率和高靈敏度的特點，在鎂合金基礎材料研究中有著不可替代的地位。其原位分析的特點，使之在鎂合金產品設計開發、成品檢驗、失效品分析中也具有很廣的應用空間。

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