鎂是輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，其密度分別比鋁、鈦和鐵輕 33%、61% 和 77%。鎂合金具有比強(qiáng)度和剛度高、阻尼性能好、電磁屏蔽性能優(yōu)良、生物相容性和生物降解性等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色工程材料之一。隨著航空、航天、汽車等行業(yè)對(duì)節(jié)能減排的要求不斷提高，同時(shí)考慮到對(duì)材料性能的要求，鎂及其合金在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都得到了廣泛的研究. 然而，鎂的密排六方 (HCP) 結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在室溫下的伸長(zhǎng)率低且加工性能差。這些固有的特性地限制了它的應(yīng)用范圍。因此，當(dāng)前的緊迫挑戰(zhàn)是探索的制造工藝來(lái)制造具有改進(jìn)的機(jī)械性能和復(fù)雜幾何形狀的鎂合金。

關(guān)于SLM制備純Mg、AZ系、ZK系、WE系、Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Ca系和Mg -Gd系鎂合金的報(bào)道與Al、Ti或Fe合金相比是非常有限的。目前，大部分研究都集中在參數(shù)優(yōu)化、后處理以及納米粒子或元素添加對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。工藝參數(shù)對(duì)SLM制備ZK系鎂合金微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、生物相容性和生物降解的影響已經(jīng)得到了詳細(xì)的研究。 據(jù)稱，通過(guò) SLM 制備的 ZK 系列鎂合金具有良好的力學(xué)性能、良好的生物相容性和相對(duì)較低的降解率，這使得該類合金在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有廣闊的前景。高成本的 WE 系鎂合金包含稀土 (RE) 元素，它們表現(xiàn)出的生物相容性。值得一提的是，由 SLM 制備的 WE 系列鎂合金也表現(xiàn)出的力學(xué)性能完整性，這歸因于鎂基體中的細(xì)晶結(jié)構(gòu)和均勻分布的第二相顆粒，以及那些釘扎在晶界處的顆粒。近，許多研究人員通過(guò)攪拌摩擦加工和熱處理等后處理改變了 Mg-Gd 系鎂合金的微觀結(jié)構(gòu)，使強(qiáng)度顯著增加，但延伸率隨之降低。一些研究人員使用 SLM 在廣泛的加工參數(shù)范圍內(nèi)研究了激光能量輸入對(duì) AZ91D 鎂合金的成形性、致密化、微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，并建立了適當(dāng)?shù)?SLM 加工圖。此外還有通過(guò)添加碳納米管來(lái)改變微觀結(jié)構(gòu)演變和細(xì)化 SLM制備AZ31B 鎂合金的晶粒。然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于致密化的急劇惡化，納米粒子的添加提高了強(qiáng)度，同時(shí)削弱了韌性。AZ 系列鎂合金由于其合金元素的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而在工業(yè)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位。然而，迄今為止已發(fā)表的研究尚未深入研究 SLM 過(guò)程中鎂合金的缺陷類型、熔化模式和晶體織構(gòu)。此外，目前 SLMed 鎂合金試件的強(qiáng)度和韌性都比較差，難以應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)應(yīng)用。因此，有必要進(jìn)一步研究SLM沉積的AZ系鎂合金的加工性能和缺陷形成機(jī)制。

Mg-Y-RE-Zr系列鎂稀土合金具有密度低、耐熱性好、抗蠕變性能優(yōu)良等特點(diǎn)，被廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、衛(wèi)星支架等部件，在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。采用鑄造或者鍛造等傳統(tǒng)工藝制造鎂稀土合金大型復(fù)雜構(gòu)件時(shí)，制造周期較長(zhǎng)、材料利用率低、易產(chǎn)生成形缺陷，限制了該系列合金在關(guān)鍵領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

增材制造是一種利用激光或電弧等作為熱源，通過(guò)熔化合金粉末或絲材，在程序控制下逐層堆積出金屬零件的制造技術(shù)。當(dāng)前，鎂稀土合金增材制造的研究主要集中在激光粉末床熔化（LPBF）方面，由于LPBF的冷卻速度極快，沉積層晶粒尺寸能低至數(shù)微米。但由于Y元素與氧較強(qiáng)的親和性以及合金粉末較高的比表面積，LPBF制備的Mg-Y-RE合金中通常會(huì)存在嚴(yán)重的Y2O3夾雜，惡化了制件的力學(xué)性能。因此，亟需針對(duì)高活性Mg-Y-RE合金展開(kāi)其他增材制造工藝的探索。

Mg-Y-RE-Zr合金在電弧熔絲增材制造過(guò)程中的組織演變機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dǎo)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(dǎo)致的多重?zé)嵫h(huán)會(huì)對(duì)已沉積層形成“原位固溶”和“原位時(shí)效”的效果。沉積層底部的共晶組織在多重?zé)嵫h(huán)的作用下發(fā)生溶解，隨后稀土元素又在多重?zé)嵫h(huán)的作用下下沉淀析出，在晶界和晶內(nèi)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(xù)粗大的共晶組織組成，并未發(fā)現(xiàn)稀土沉淀相的存在。

鎂具有資源豐富、可回收利用、比重輕、比強(qiáng)度及比剛度高、阻尼性導(dǎo)熱性好以及減震性好的一系列特性，廣泛應(yīng)用于通信、電子、汽車、化工、航空航天等領(lǐng)域，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。但鎂合金強(qiáng)度偏低、耐蝕耐熱性差等缺點(diǎn)制約了鎂合金的大規(guī)模應(yīng)用。通過(guò)向Mg-Zn二元合金中添加Zr，除了可以細(xì)化晶粒，還可以明顯縮小合金的結(jié)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(xué)性能。在鎂合金中添加稀土，可產(chǎn)生除氣脫氧凈化、晶粒組織細(xì)化及強(qiáng)化、增加合金的流動(dòng)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(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是近年來(lái)，5G通信、3C產(chǎn)品及汽車電子等零部件對(duì)材料的導(dǎo)熱性能提出越來(lái)越高的要求，以和提高產(chǎn)品的壽命及工作穩(wěn)定性。通過(guò)向稀土鎂合金中添加Zn和Zr元素，以期制備得到高導(dǎo)熱系數(shù)和力學(xué)性能的新型鎂合金，考察Zn含量的變化對(duì)鎂合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。

在我國(guó)，的稀土鎂合金以前主應(yīng)用于航空航天、導(dǎo)彈等軍工領(lǐng)域，近年來(lái)，鎂合金及鎂基復(fù)合材料已逐步在武器和彈藥上得到成功應(yīng)用，發(fā)展十分迅速。國(guó)外鎂合金在武器上應(yīng)用的典型實(shí)例：

(1)美軍正在研制的 21 世紀(jì)士兵武器——理想的單兵綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)， 計(jì)劃用鎂合金做殼體等構(gòu)件，使質(zhì)量從8.17 kg降到6.37 kg；

(2)美軍正在研制的水平水陸兩棲突擊車，采用鎂合金做殼體，并采用了的鎂合金表面防護(hù)技術(shù)，經(jīng)試驗(yàn)證明，表面性能良好；

(3)國(guó)外已將鎂合金用于次口徑脫殼彈軟殼，穿甲彈彈托；

(4)法國(guó)MK50式反坦克槍榴彈部分零件應(yīng)用了鎂合金材料，其全彈質(zhì)量?jī)H為800g；

(5)美國(guó)制造的Racegan(強(qiáng)裝藥，戰(zhàn)斗用手槍)扳機(jī)等零件采用鎂合金，重量減輕 45 %，擊發(fā)時(shí)間減少66 % 。