稀土鎂合金在大型復雜主承力鑄件的應用中面臨一系列的挑戰。，稀土鎂合金具有較高的生產成本，由于稀土元素價格較高且加工難度大，導致合金的成本較高。其次，稀土鎂合金的熱加工性能較差，容易出現熱裂紋和韌性下降等問題，使得加工過程困難重重。此外，稀土鎂合金在高溫和濕熱環境中存在著較大的腐蝕問題，限制了其在特殊環境下的應用。
以稀土鎂合金為研究對象，在大型航天艙體鑄件砂型鑄造慢速冷卻的條件下，優化得到了具備低離異共晶相比例和較強時效強化作用的合金成分，有效解決了大型鑄件因冷速慢、共晶相粗大造成的固溶態晶粒粗大、本體脆化的問題，實現了大型鑄件的低成本。
Mg-Y-RE-Zr合金在電弧熔絲增材制造過程中的組織演變機制。實驗結果表明，隨著沉積高度的不斷提高，沉積層的冷卻速度逐漸降低，導致了沉積層晶粒尺寸沿高度方向逐漸粗化。此外，電弧加熱導致的多重熱循環會對已沉積層形成“原位固溶”和“原位時效”的效果。沉積層底部的共晶組織在多重熱循環的作用下發生溶解，隨后稀土元素又在多重熱循環的作用下下沉淀析出，在晶界和晶內形成了彌散分布的β’和β1相。沉積層組織主要由粗大的α-Mg枝晶和連續粗大的共晶組織組成，并未發現稀土沉淀相的存在。
鎂稀土合金密度低、比強度比剛度高、耐熱性能好、阻尼減振性優良，其在航空航天和交通運輸等領域具有廣闊的應用前景。晶粒細化能夠同時提高鎂稀土合金的強度和塑性，還能改善其鑄造工藝性能，對推廣該合金在航空航天等關鍵領域的應用意義重大。目前工程實踐中主要采用Mg-Zr中間合金對鎂稀土合金進行細化處理，然而商用Mg-Zr中間合金中Zr粒團聚嚴重，這些Zr團聚極易在鎂熔體中發生沉降，不僅大幅降低了Zr收得率和晶粒細化效果，還會產生嚴重細化衰退效應。因此，開展Mg-Zr中間合金組織調控研究，揭示該細化劑的顯微組織特征對晶粒細化效果及其衰退效應的作用規律，對于鎂稀土合金晶粒細化劑設計與開發具有重要的理論與實際應用價值。
在該研究中，吳國華教授團隊創新地提出了一種Mg-Zr中間合金晶粒細化劑預處理方法，通過采用頻脈沖重熔對Zr晶粒細化劑進行預處理，顯著改善了Zr晶粒細化劑的組織均勻性及其細化效果。研究發現，該預處理方法不僅能夠大幅提高Mg-Zr中間合金晶粒細化劑中溶質Zr的含量，還能促進大量納米級（數納米到數百納米）Zr粒的過飽和析出，顯著細化了細化劑的Zr粒尺寸。基于Mg-Zr中間合金晶粒細化劑的組織遺傳性，揭示了Mg-Zr中間合金在預處理過程中的組織演變機制，結合基體與形核核心的界面冶金反應的熱力學條件，探明了Mg-Zr中間合金中納米級Zr對晶體生長的抑制效應與異質形核的影響規律，為晶粒細化劑的設計和制備提出了新思路。細化實驗驗證表明，該研究所提出的預處理工藝大幅度提高了鎂稀土合金的晶粒細化效果。
近年來，在丁文江院士的大力支持下，吳國華教授團隊在鎂稀土合金開發、制備、成型等方面取得了一系列創新性研究成果，為推動鎂稀土合金的應用做出了重要貢獻。
鎂具有資源豐富、可回收利用、比重輕、比強度及比剛度高、阻尼性導熱性好以及減震性好的一系列特性，廣泛應用于通信、電子、汽車、化工、航空航天等領域，被譽為“21世紀綠色工程材料”。但鎂合金強度偏低、耐蝕耐熱性差等缺點制約了鎂合金的大規模應用。通過向Mg-Zn二元合金中添加Zr，除了可以細化晶粒，還可以明顯縮小合金的結晶溫度間隔，大幅降低合金的縮松和熱裂傾向，提高合金的鑄造性能和力學性能。在鎂合金中添加稀土，可產生除氣脫氧凈化、晶粒組織細化及強化、增加合金的流動性、改善熱裂和縮松等效果，從而提高鎂合金的耐熱耐蝕性、強度、硬度等力學性能。
隨著現代工業技術的迅猛發展，尤其是近年來，5G通信、3C產品及汽車電子等零部件對材料的導熱性能提出越來越高的要求，以和提高產品的壽命及工作穩定性。通過向稀土鎂合金中添加Zn和Zr元素，以期制備得到高導熱系數和力學性能的新型鎂合金，考察Zn含量的變化對鎂合金組織結構和性能的影響。
鎂合金是減輕武器裝備質量 , 實現武器裝備輕量化，提高武器裝備各項性能的理想結構材料。武器裝備的需要, 推動了鎂合金材料及應用技術開發的發展。在軍工方面，以稀土金屬釹為主要添加元素的ZM6鑄造鎂合金已用于直升機減速機匣、殲擊機翼肋及30kW發電機的轉子引線壓板等重要零件。隨著冶煉和加工技術的進步、價格的降低、武器裝備輕量化要求的日益提高，鎂合金在武器裝備上的應用需求越來越大。
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