稀土镁合金超塑性材料

        镁合金因塑性变形能力较差，限制了其广泛应用和大规模工业生产，且添加稀土元素也并未明显改善其塑性变形能力。而超塑性成形为这一问题的解决提供了可能，且稀土镁合金第二相热稳定性好，提高了超塑性成形能力，因此研究稀土镁合金的超塑性变形理论及其变形协调机制，以及影响稀土镁合金超塑性的因素，具有非常重要的意义。

        镁合金由于密度小、比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能好等优点，在航空航天、3C、汽车行业具有广阔的应用前景。近年来，通过引入稀土元素来加强镁合金，使其室温和高温强度得到提高，扩展了镁合金的应用范围。然而，由于镁合金滑移系统数量较少，导致其塑性变形能力较差。即使在添加稀土元素后，这一问题仍未得到明显改善，限制了镁合金零件在加工成形过程中的应用。然而，镁合金的超塑性成形技术使得利用塑性变形方式获得复杂工件成为可能，并且可以降低材料消耗与机械加工成形相比。

        镁合金的超塑性成形指的是利用镁合金在特定条件下表现出的超塑性特性进行大幅度变形的一种成形方法。镁合金的超塑性通常在较高温度（0.5～0.9T m）和一定应变速率（10-4～10-1/s）下展现出无颈缩的极高塑性能力。目前，超塑性主要通过剧塑性变形（SPD）方法来实现，如搅拌摩擦加工（FSP）、多向冲击锻造（MDIF）、高压扭转（HPT）以及等通道角压（ECAP）等。通过剧塑性变形获得的主要是细晶结构，该结构更容易呈现超塑性行为。然而，随着对镁合金超塑性研究的深入，已证明粗晶镁合金也可以展现超塑性行为，并且其超塑性变形机制与细晶镁合金有所不同。

        文章中介绍了稀土镁合金超塑性变形的机理、协调机制和影响因素。稀土镁合金的超塑性变形机理包括晶界滑移和溶质牵制位错蠕变。晶界滑移需要细小均匀的晶粒和热稳定性好的第二相。而溶质牵制位错蠕变机理在大尺寸晶粒中也可以发生。为了缓解应力集中，稀土镁合金采用了扩散协调、位错协调和动态再结晶协调等机制。晶粒尺寸和第二相含量对超塑性变形也有影响，细晶镁合金更容易展现超塑性，并且具有更大的伸长率。另外，稀土镁合金超塑性变形还存在一些问题，如低温下的超塑性变形。然而，随着对稀土镁合金的深入研究，超塑性正不断得到改善。中国是镁资源丰富的国家，稀土镁合金的轻量化特性能够节约资源，在汽车和航空航天等领域有巨大的潜力和市场需求，因此提高稀土镁合金的超塑性具有重要意义。