在2015鎂業(yè)分會年會上，嘉瑞國際控股有限公司就“輕質(zhì)高性能稀土鎂合金研制與應(yīng)用進展”在大會上做了報告。當(dāng)前，在鎂行業(yè)需求不暢、應(yīng)用推廣面臨壓力的情況下，開拓鎂的應(yīng)用，提升高品質(zhì)鎂合金的研發(fā)水平，對促進鎂合金質(zhì)量和應(yīng)用的提高具有重要的意義。
　　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(fā)了一系列輕質(zhì)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(lǐng)域薄壁件，已成功在多個筆記本電腦0.45~0.65mm的面蓋產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；嘉瑞集團開發(fā)的散熱稀土鎂合金合金因其優(yōu)異的散熱、導(dǎo)熱性能及高溫力學(xué)性能顯示在照明、通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用前景；同時，為了推廣鎂合金的應(yīng)用還研究了微弧氧化復(fù)合涂層的散熱性能，開發(fā)綜合性能優(yōu)異的表面涂層。
　　鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比剛度、比強度高，散熱、減震、抗電磁干擾性能優(yōu)異和易回收等特點，且國內(nèi)資源豐富，完全可持續(xù)發(fā)展，被認為是“21世紀綠色工程結(jié)構(gòu)材料”，尤其在汽車和電子信息行業(yè)具有巨大的應(yīng)用價值。然而傳統(tǒng)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(yè)上被廣泛應(yīng)用。
　　研究發(fā)現(xiàn)，稀土的加入，可以提高鎂合金冶金質(zhì)量，除去/減少氧、氫等氣體、氧化物夾雜和鐵、銅、鎳等雜質(zhì)；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(tài)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(jié)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(fā)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(chǎn)銷不平衡問題及諸多稀土元素的利用協(xié)調(diào)發(fā)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(xù)發(fā)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(fā)展。
　　輕質(zhì)、高流動性稀土鎂合金研制與應(yīng)用進展
　　嘉瑞集團以AZ91D鎂合金為基礎(chǔ)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(shù)制備稀土鎂合金。目前已經(jīng)應(yīng)用在多款薄壁/超薄壁筆記本電腦面蓋等產(chǎn)品上，已形成產(chǎn)業(yè)化能力，2016年將具備日產(chǎn)10噸稀土鎂合金的能力。
　　所用Z91D與AZ91D+RE試樣的化學(xué)成分見表。

                                           AZ91D與AZ91D+RE兩種材料成分對比

　　由表格可知，稀土鎂合金中雜質(zhì)元素（Fe、Cu、Ni）含量明顯低于AZ91D，說明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(zhì)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(chǎn)品發(fā)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(shù)相結(jié)合，已應(yīng)用于0.65mm的《稀土金屬材料》書本金屬封面、0.65mmPC殼體的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并于2015年在國內(nèi)品牌筆記本電腦0.50mmPC面蓋上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)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(fā)的生產(chǎn)工藝技術(shù)研發(fā)的新型稀土鎂合金材料有效提升了傳統(tǒng)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(fā)的稀土鎂合金新材料成功應(yīng)用于多款薄壁/超薄壁產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，推動了稀土鎂合金在薄壁產(chǎn)品應(yīng)用。
　　輕質(zhì)、散熱稀土鎂合金研制與應(yīng)用進展
　　材料的散熱性能嚴重制約著電子行業(yè)的發(fā)展。例如，LED燈具使用過程中，散熱影響燈源亮度輸出。數(shù)據(jù)顯示，燈源溫度每升高2℃，可靠性下降10%；當(dāng)使用溫度超過80℃時，LED輸出參數(shù)（壽命、光通量）迅速減??；若溫度超過140℃時，LED燈具失效。據(jù)統(tǒng)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(yè)發(fā)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(chǔ)開發(fā)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(yōu)化，爭取在2016年最終實現(xiàn)該合金的工業(yè)化應(yīng)用。
　　散熱稀土合金熱導(dǎo)率高達101W/m·K，比AZ91D合金提高40%，并優(yōu)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(dǎo)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(jié)構(gòu)和體積的散熱殼體，F(xiàn)0稀土鎂合金燈源溫度比AZ91D降低4.19℃，這說明稀土鎂合金導(dǎo)熱、散熱性能更好。
　　為了推廣鎂合金及稀土鎂合金的應(yīng)用及滿足不同產(chǎn)品不同用途的使用要求，嘉瑞集團積極開發(fā)鎂合金及稀土鎂合金的表面處理技術(shù)。其中，微弧氧化涂層（MAO）及微弧氧化復(fù)合涂層（MCC）因其優(yōu)異的耐腐蝕性、耐高溫性、表面硬度、耐摩擦性，環(huán)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(shù)。
　　嘉瑞集團稀土鎂合金新材料的成功研發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)化以及產(chǎn)品應(yīng)用成功開拓，為公司開辟3C產(chǎn)品高端市場奠定了可靠基礎(chǔ)，利用廉價的富余稀土元素開發(fā)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(yè)的發(fā)展。