新型磁性镁合金的设计、制备及性能研究

镁合金作是目前最轻的工程金属结构材料，具有比重轻、比强度比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力强和易于回收等优点，满足航空、航天、现代汽车工业对减重、节能的要求，并可替代工程塑料以满足 3C 产品的轻、薄及小型化，高集成度以及环保方面的要求，成为汽车和 3C 产业的首选，被誉为“21 世纪的绿色工程材料”，因此成为发达国家与地区工业应用增长最快的材料之一。

截至目前，海内外镁合金研究主要还是基于轻量化方面，而对功能性结构镁合金的研究利用鲜有报道，特别是对磁性镁合金的研究基本涉及很少。磁性镁合金的概念很早就提出来了，其在数据存储和传感器等方面具有广泛的应用前景。通过对磁性镁合金的优化设计，有望开发出可重复读写的信息材料；同时，还可利用磁致伸缩的方法无损测量镁合金结构件或其他结构件的实时载荷，进而确定材料的安全范围；最后，通过电涡流原理，可开发相关传感器件。 

但是目前对磁性镁合金的研究依然处于初级阶段。一方面，由于镁本身没有磁性，因此，需要通过合金化方法引入新的磁性中心；另一方面，由于磁性元素，如 Fe、Co、Ni 等，直接加入后严重恶化镁合金腐蚀性能，因此，磁性镁合金的开发一直是一个难题。直到最近，德国和日本的科学家才有所突破，如德国汉诺威大学 Bach FW 教授课题组开发的 Mg‑ Sm‑ Co 合金，将 Sm‑ Co 永磁体引入合金，表现出良好磁性，但这种材料采用压铸方法制备，Sm‑ Co 体分散不均，材料力学性能较差；同时 Sm‑ Co 磁能积较低，导致制备出来的磁性镁合金的整体磁能积偏低，不能满足传感器要求。此外，日本大学生产工学部的久保田正广教授使用的氧化铁系复合材料与镁粉，通过球磨然后等离子烧结的方法，制备出了磁性镁合金，但因该复合材料中铁相与镁基体的电位差较大而不耐腐蚀；此外，反应过程中放热剧烈且工艺复杂，不易控制且具有一定危险性。

 拟申报课题基于上述背景，通过合理的设计及制备加工，将磁性中心引入到镁合金中，使其从传统结构材料（Structure materials）转变为新型智能金属（Smart metal），同时系统研究其显微组织与相关力学、磁学性能规律，不仅对高性能镁合金研发具有重要的理论指导意义，还将极大拓展现有镁合金的应用领域与使用范围，满足河北省产业升级转型的内在需求，具有较好的实用价值与社会效益。