熔體凈化 稀土元素在鎂合金熔體中具有除氫、除氧、除硫、除鐵、除夾雜物的作用, 達到除氣精煉、凈化熔體的效果。 熔體保護 鎂合金在熔煉過程中極易氧化燃燒, 工業(yè)生產(chǎn)鎂合金一般采用熔劑覆蓋或氣體保護法熔煉, 但都存在不少缺點, 如果能夠提高鎂合金熔體自身的起燃溫度則有可能實現(xiàn)鎂合金大氣下直接熔煉, 這對鎂合金的進一步推廣應(yīng)用意義重大。稀土是鎂合金熔體的表面活性元素, 能夠在熔體表面形成致密的復合氧化物膜, 有效阻止熔體和大氣的接觸, 大大提高鎂合金熔體起燃溫度。 細晶強化 稀土元素在固液界面前沿富集引起成分過冷, 過冷區(qū)形成新的形核帶而形成細等軸晶, 此外稀土的富集使其起到阻礙α-Mg晶粒長大的作用, 進一步促進了晶粒的細化。根據(jù)Hall2Petch 公式, 合金的強度隨晶粒尺寸的細化而增加, 并且相對體心立方和面心立方晶體而言, 晶粒尺寸對密排六方金屬強度影響更大, 因此鎂合金晶粒細化產(chǎn)生的強化效果極為顯著。 固溶強化 大部分稀土元素在鎂中具有較高的固溶度, 當稀土元素固溶于鎂基體時，由于稀土元素與鎂的原子半徑和彈性模量的差異，使鎂基體產(chǎn)生點陣畸變。由此產(chǎn)生的應(yīng)力將阻礙位錯運動，從而使鎂基體得到強化。稀土元素固溶強化的作用主要是減慢原子擴散速率, 阻礙位錯運動, 從而強化基體, 提高合金的強度和高溫蠕變性能。 彌散強化 稀土與鎂或其他合金化元素在合金凝固過程中形成穩(wěn)定的金屬間化合物,這些含稀土的金屬間化合物一般具有高熔點、高熱穩(wěn)定性等特點, 它們呈細小化合物粒子彌散分布于晶界和晶內(nèi), 在高溫下可以釘扎晶界, 抑制晶界滑移, 同時阻礙位錯運動, 強化合金基體。 時效沉淀強化 稀土元素在鎂中所具有的較高固溶度隨溫度降低而降低, 當處于高溫下的單相固溶體快速冷卻時, 形成不穩(wěn)定的過飽和固溶體, 經(jīng)過長時間的時效, 則形成細小而彌散的析出沉淀相。析出相與位錯之間交互作用, 提高合金的強度。