Forschungsstand und Perspektiven für Niederdruckguss-Magnesiumlegierungen

Einführung
Magnesium ist das Strukturmetall mit der niedrigsten Dichte. Es ist reich an Ressourcen und bietet Vorteile wie hohe spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit, gute Vibrationsdämpfung, starke elektromagnetische Abschirmungsfähigkeit, einfaches Schneiden und einfaches Recycling. Es wird häufig in den Bereichen Automobile, Luft- und Raumfahrt, elektronische Produkte und militärische Produkte der Landesverteidigung eingesetzt. Magnesium ist ein aufstrebendes Strukturmetallmaterial, das nach Stahl- und Aluminiumlegierungen entwickelt wurde. Seine Gitterstruktur unterscheidet sich von der von Stahl und Aluminium. Es gilt als das umweltfreundliche technische Material des 21. Jahrhunderts. Magnesiumlegierungen haben eine starke Anwendbarkeit in der Gusstechnologie. Unter mehreren Technologien zur Herstellung von Magnesiumlegierungsmaterialien und -komponenten weist das Gießen von Magnesiumlegierungen die längste Entwicklungsgeschichte sowie die ausgereifteste Technologie und Ausrüstung auf. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Hightech steigt die Nachfrage nach Hochleistungs-Magnesiumlegierungen und auch der Gießprozess wird verbessert und modernisiert. Hochdruckguss ist derzeit das am häufigsten verwendete Umformverfahren zur Herstellung von Magnesiumlegierungsteilen, Druckguss eignet sich jedoch nur für die Herstellung großer Mengen dünnwandiger Teile. Die Investitionskosten für die Ausrüstung und Formen sind hoch und es kommt leicht zu Gussfehlern wie Lufteinschlüssen, die die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Niederdruckguss ist ein Gießverfahren zwischen Hochdruckguss und Schwerkraftguss. Es verfügt über eine stabile Füllung und eignet sich besser zum Formen großer und komplexer Gussteile aus Magnesiumlegierungen. Die Gussteile können wärmebehandelt und verfestigt werden und die mechanischen Eigenschaften werden weiter verbessert. Niederdruckguss-Magnesiumlegierungen haben in den letzten Jahren gute Anwendungsaussichten gezeigt und immer mehr Aufmerksamkeit erregt.
1 Eigenschaften und Umformverfahren des Niederdruckgussverfahrens
Unter Niederdruckgießen versteht man ein Gießverfahren, bei dem die Metallschmelze unter Einwirkung von geringem Gasdruck von unten nach oben eingefüllt und unter Druck zu Gussstücken erstarrt. Während des Füllvorgangs dieses Prozesses wird die Fließfähigkeit der Magnesiumlegierungsflüssigkeit verbessert und es ist einfach, Gussteile mit unterschiedlichen Wandstärken und komplexen Strukturen zu erhalten. Gleichzeitig ist sein Druck während des Füllvorgangs kontrollierbar, wodurch das Taumeln und Spritzen der Magnesiumflüssigkeit während des Füllens wirksam gemildert werden kann, so dass die Magnesiumflüssigkeit die Form gleichmäßig füllt, die Bildung von Gussfehlern wie Oxidationseinschlüssen und Lockerheit reduziert und so qualitativ hochwertige Gussteile erhalten werden. Zu den gängigen Niederdruckgussverfahren gehören der am häufigsten verwendete Top-Gasdruck-Niederdruckguss, der Vakuum-Niederdruck-Schaumguss und der elektromagnetische Niederdruckguss. Das Prinzip der häufig verwendeten Top-Gasdruck-Niederdruck-Gießtechnologie ist in Abbildung 1 dargestellt. Das Verfahren besteht darin, 0,02 bis 0,06 MPa Druckgas in einen versiegelten Tiegel zu leiten, sodass das geschmolzene Metall den Hohlraum langsam von unten nach oben füllt. Nach Abschluss des Füllvorgangs wird die Druckbeaufschlagung gestoppt und der Druck aufrechterhalten, bis das Gussstück vollständig erstarrt ist. Anschließend wird der Druck abgelassen, damit das restliche geschmolzene Metall in den Tiegel zurückfließen kann, und schließlich wird das Gussstück entformt. Bei diesem Verfahren werden das Taumeln, Aufprall und Spritzen der Metallschmelze erheblich reduziert, wodurch die Entstehung von Oxidschlacke erheblich reduziert wird; Gleichzeitig sorgt das Druckfüllverfahren für eine hohe Fließfähigkeit der Legierungsflüssigkeit und eine hohe Dichte des Gussstücks, was sich für die Herstellung großer und komplexer dünnwandiger Gussstücke eignet. Erwähnenswert ist, dass aufgrund des einfachen Gieß- und Steigsystems, das in diesem Prozess entwickelt wurde, die Metallrückgewinnungsrate mehr als 90 % erreichen kann, was die Produktionskosten erheblich senkt. Die Prozesssteuerung des Niederdruckgusses hat großen Einfluss auf die Leistung des endgültigen Gussstücks. Am Beispiel einer Niederdruckguss-Radnabe aus Magnesiumlegierung lautet die Reihenfolge beim Einfüllen der Magnesiumlegierungsflüssigkeit während des Gießvorgangs normalerweise Radmitte-Speiche-Felge-Felge, wobei Felge und Felge dünnwandige Bereiche weit entfernt vom Anguss sind. Daher sollte die Erstarrungsreihenfolge Felge-Felge-Speichen-Radmitte sein, was einer sequentiellen Erstarrung entspricht. Wenn die Radnabe während des Erstarrungsprozesses keine sequenzielle Erstarrung erreicht, ist es wahrscheinlich, dass Erstarrungsfehler auftreten, wie z. B. thermische Rissdefekte an den Speichen und Felgen, grobe Körner in der Radmitte, Lunker und Schrumpfung an der Felge usw. Um das Auftreten von Gussfehlern so weit wie möglich zu vermeiden, ist es daher notwendig, die Formtemperatur durch lokale Kühlung anzupassen oder den Druckhalteprozess so anzupassen, dass er optimiert wird Gießprozess. Die Vakuum-Niederdruck-Schaumverlustgusstechnologie ist ein neues Gießverfahren, das Vakuum-Schaumverlustguss und Niederdruckguss integriert. Das schematische Diagramm ist in Abbildung 2 dargestellt. Die Prozessschritte sind: Zuerst das verlorene Schaumgussmodell in den Sandkasten mit Bodenausguss legen, den Formsand hinzufügen und verdichten und mit dem Staubsaugen beginnen; Geben Sie dann Magnesiumflüssigkeit in den Gießofen und leiten Sie gleichzeitig Inertgas in den Gießofen. Die Magnesiumflüssigkeit fließt unter Druck in den Sandkasten und die dadurch erzeugte hohe Temperatur kann das verlorene Schaumgussmodell vergasen und schließlich den Gussvorgang abschließen. Dieses Verfahren erfordert weniger Ausrüstungsinvestitionen als das Druckgussverfahren, und die Gussteile können wärmebehandelt und verstärkt werden, und die Gusskostenleistung wird verbessert; Die durch Sandguss hergestellten Gussteile weisen eine höhere Präzision und eine bessere Oberflächenqualität auf, der Produktionszyklus wird verbessert und die endgültigen Gussteile weisen eine höhere Gesamtleistung auf. Das Verfahren erfordert eine niedrige Gießtemperatur, einen geringen Gießtemperaturverlust und ein einfaches und effektives Gießsystem für Legierungsgussteile mit hoher Ausbeute. Es kann zur Flüssigumformung komplexer Magnesiumlegierungskomponenten verwendet werden und ermöglicht hochpräzise Gussteile aus Magnesiumlegierungen mit geringer Oberflächenrauheit und hoher Leistung, wodurch die Mängel durch unzureichendes Gießen und Kaltverschließen behoben werden, die bei Gussteilen in herkömmlichen Gussprozessen leicht auftreten können. Zhang Dafu et al. wendete diese Technologie auf die Flüssigpräzisionsformung der Magnesiumlegierung AZ91D an und bereitete erfolgreich komplexe Magnesiumlegierungsgussteile wie Motorgehäuse und Auspuffrohre vor, wodurch die Mängel der Magnesiumlegierung wie unzureichendes Gießen und Kaltverschließen wirksam behoben und die Leistung der Gussteile erheblich verbessert wurden.
Beim herkömmlichen Niederdruckgussverfahren für Magnesiumlegierungen wird hauptsächlich Druckluft verwendet, um die Form zu füllen und den Druck aufrechtzuerhalten, um die Herstellung von Gussteilen abzuschließen. Die elektromagnetische Niederdruck-Gießtechnologie ist ein Gießverfahren, das die Lorentzkraft nutzt, um das geschmolzene Metall aufsteigen zu lassen und die Form zu füllen. Das schematische Diagramm ist in Abbildung 3 dargestellt. Es verfügt über eine hohe Produktionseffizienz, eine kontinuierliche und nahezu rückstandsfreie Präzisionsformung und einzigartige Vorteile im Bereich des Niederdruckgusses von Magnesiumlegierungen. Bei diesem Prozess wird ein elektrischer Strom durch das flüssige Metall geleitet und das geschmolzene Metall bewegt sich unter der Wirkung der Lorentzkraft in eine gerichtete Weise. Bei Erreichen einer höheren Strom- und Magnetfeldstärke kann die erzeugte Kraft den Anforderungen des herkömmlichen Niederdruckgusses genügen. Das geschmolzene Metall wird computergesteuert eingefüllt, um sicherzustellen, dass der Flüssigkeitsspiegel in den verschiedenen Abschnitten stetig ansteigt. Das flüssige Metall wird in die Form gefüllt und nach einer gewissen Erstarrungszeit unter Druck gesetzt und aufrechterhalten, um schließlich einen hochwertigen Guss zu erhalten. Studien haben gezeigt, dass die Aluminiumlegierungsräder von Motorrädern, die mit Niederdruckgussgeräten mit elektromagnetischer Pumpe hergestellt werden, offensichtliche Leistungsvorteile gegenüber denen haben, die mit herkömmlichem Niederdruckguss hergestellt werden. Im Vergleich zu Aluminiumlegierungen zeichnen sich Magnesiumlegierungen jedoch durch eine geringe spezifische Wärme und eine geringe latente Erstarrungswärme aus, was zu einer schnellen Abkühlgeschwindigkeit der Magnesiumlegierungsflüssigkeit im Formhohlraum führt. Daher ist es notwendig, die Prozessparameter wie schnelles Befüllen und strikte Kontrolle der Formtemperatur anzupassen.
Darüber hinaus haben Wu Guohua und andere auf innovative Weise ein neues Verfahren für den Präzisionsniederdruckguss großer Magnesiumlegierungsgussteile entwickelt, indem sie die Beschichtungsübertragungskernherstellungstechnologie, die Schmelztiegel-Flüssigmetall-Abdichtungstechnologie und die Niederdruckgusstechnologie kombiniert haben, um die hohe Reinheit und Reinheit der Magnesiumlegierungsflüssigkeit sicherzustellen. Die hergestellten Gussteile aus Magnesiumlegierungen weisen eine dichte Struktur, eine hohe Maßhaltigkeit und eine gute Oberflächenqualität auf und bieten die Möglichkeit, kleine Chargen von 100-kg-Gussteilen aus Magnesiumlegierungen zu entwickeln und zu produzieren.
2 Entwicklungsstand des Niederdruckgusses von Magnesiumlegierungen
Bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts schlug Großbritannien die Niederdruckgusstechnologie vor und wandte sie auf die Herstellung von Magnesiumlegierungen an. Diese war jedoch durch die damalige Technologie und Ausrüstung begrenzt und wurde nicht weit verbreitet. Nach dem Zweiten Weltkrieg begann sich die Automobilindustrie rasant zu entwickeln und die Nachfrage nach Autorädern und anderen Teilen stieg weiter an. Solche Teile eignen sich auch für die Niederdruckgussproduktion, und die Technologie hat sich rasant weiterentwickelt, aber die Ausrüstung und Technologie befindet sich nur in den Händen einiger weniger entwickelter Länder. Ab der Mitte des 20. Jahrhunderts begannen Länder, Arbeitskräfte und materielle Ressourcen zu investieren, um eingehende Forschung zu den Prinzipien und Prozessen der Niederdruckgusstechnologie durchzuführen. Im Zuge der Globalisierung und der technologischen Entwicklung wurden Niederdruckgießanlagen kontinuierlich verbessert und ihr Anwendungsbereich erweitert. Es wird heute häufig in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und verschiedenen Maschinenindustrie eingesetzt.

Nehmen wir als Beispiel Räder aus Niederdruckguss-Aluminiumlegierung. Während der Marktanteil in den 1980er Jahren nur 4 % betrug, stieg der Marktanteil zu Beginn des 21. Jahrhunderts bereits auf über 60 %. Das Niederdruckgießen ist derzeit das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungsrädern. Um den Leichtbauprozess von Automobilen weiter zu beschleunigen, beschleunigen Hersteller und Forscher in verschiedenen Ländern die Forschung, Entwicklung und Produktion von Magnesiumlegierungsrädern, um Aluminiumlegierungen zu ersetzen und so einen tieferen Leichtbau zu erreichen. Die Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf neue Materialien und neue Prozesse. Untersuchungen zeigen, dass die Wandstärke von Magnesiumlegierungsrädern nur auf das 1,17-fache der Wandstärke von Aluminiumlegierungsrädern erhöht werden muss, um die gleiche Steifigkeit wie bei Aluminiumlegierungsrädern zu erzielen, und dass ihre Masse nur 78 % der von Aluminiumlegierungsrädern beträgt, was einen erheblichen Leichtbaueffekt hat; Durch die Verwendung von Magnesiumlegierungsrädern anstelle von Aluminiumlegierungsrädern bei Fahrzeugen mit neuer Energie kann die Fahrzeuglebensdauer um mehr als 8 % erhöht werden, und auch die Beschleunigungsleistung und die Vibrationsreduzierungswirkung des Fahrzeugs werden erheblich verbessert. Derzeit werden für Magnesiumlegierungen folgende Gießverfahren eingesetzt: Schwerkraftguss, Hochdruckguss, Strangpressguss und Niederdruckguss. Unter anderem hat das Niederdruckgießen aufgrund seiner Eigenschaften wie stabiler Füllung und sequentieller Erstarrung einzigartige Vorteile bei der Herstellung von Magnesiumlegierungsteilen und hat im industriellen Bereich große Aufmerksamkeit gefunden. Allerdings muss die Herstellung von Magnesiumlegierungsrädern mittels Niederdruckgusstechnologie noch weiter untersucht und verbessert werden, und die Technologie ist noch nicht ausgereift und wurde noch nicht umfassend gefördert und angewendet.

Seit dem 21. Jahrhundert, mit der Entwicklung der Computertechnologie, wird die numerische Simulationstechnologie in großem Umfang bei der Entwicklung und Optimierung von Niederdruckgießprozessen eingesetzt. Durch den Einsatz von Software zur numerischen Simulation des Gießprozesses von Magnesiumlegierungen können die Lage und Ursachen von Defekten wie Poren, Lockerheit und Schlackeneinschlüssen in Gussteilen im Voraus vorhergesagt werden, wodurch der Produktprozessentwicklungszyklus verkürzt, die Anzahl der Gussversuche reduziert und die Produktionskosten gesenkt werden. Li Jingyi et al. verwendete die Gusssimulationssoftware EasyCast und NovaCast, um den Niederdruckgussprozess von Trenngussteilen aus Magnesiumlegierungen numerisch zu simulieren. Es wurde festgestellt, dass der Erstarrungsprozess der Trenngussteile nicht dem Prinzip der sequentiellen Erstarrung folgte und Lunker entstanden. Durch die Zugabe von Kalteisen zur Verbesserung des Prozesses wurde der Schrumpfkompensationseffekt effektiv verstärkt und die Schrumpfhohlraumdefekte wurden verbessert. Zhang Hua et al. analysierte den Gussprozess von AZ91D-Magnesiumlegierungsrädern auf Basis der Gusssimulationssoftware AnyCasting, lokalisierte die Position von Gussfehlern genau und fand die Fehlerursachen heraus und optimierte dann den Gussprozess, wodurch die Anzahl der Gussversuche reduziert und dadurch die Kosten erheblich gesenkt wurden; Die Ergebnisse der numerischen Simulation liefern auch theoretische Leitlinien und Grundlagen für das Niederdruckgießen von Magnesiumlegierungsrädern und fördern die Prozessentwicklung und den Produktionsprozess von Niederdruckgussrädern aus Magnesiumlegierung.

In den letzten Jahren hat die rasante Entwicklung neuer Energiefahrzeuge zu höheren Anforderungen an den Leichtbau in der Automobilindustrie geführt. Made in China 2025 schlägt einen Gesamtplan für die Automobilentwicklung vor. Leichtbau ist zu einem der jüngsten zentralen Entwicklungsziele von Automobilherstellern auf der ganzen Welt geworden. Abbildung 4 zeigt die Gewichtsreduzierungswirkung einer Magnesiumlegierung auf Automobilteile. Pro 10 % Gewichtsreduzierung bei reinen Elektrofahrzeugen kann die Reichweite um etwa 6 % erhöht werden. Das Gewicht des Batteriepaketsystems des Fahrzeugs macht mehr als 20 % des Fahrzeugs aus, und die Kosten machen 30 bis 60 % des Fahrzeugs aus. Beim Leistungsbatteriesystem macht das Batteriegehäuse etwa 2 bis 30 % des Gesamtgewichts des Systems aus und ist die wichtigste Strukturkomponente. Unter der Prämisse, die Funktionssicherheit des Batteriesystems und die Gesamtsicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten, ist die Gewichtsreduzierung des Batteriegehäuses daher zu einem der Hauptverbesserungsziele des Batteriesystems geworden. Der „Research Report on the Market Status of Aluminium-Magnesium Alloy Casting Industry“ weist darauf hin, dass Magnesiumlegierungsgussteile derzeit drei Hauptbedingungen für den Ersatz von Aluminiumlegierungsgussteilen im Bereich leichter Automobile haben, nämlich: Die Dichte der Magnesiumlegierung beträgt etwa 2/3 der Dichte der Aluminiumlegierung und ihre spezifische Festigkeit ist höher als die von Aluminiumlegierungen und Stahl. Durch die Verwendung einer Magnesiumlegierung anstelle einer Aluminiumlegierung kann eine Gewichtsreduzierung von 25 bis 35 % erreicht werden. das Preisverhältnis von Magnesium zu Aluminium sinkt auf den Bereich von 1,3, und „Magnesium ersetzt Aluminium“ ist wirtschaftlich kostengünstiger; Magnesiumlegierungen bieten Vorteile hinsichtlich Vibrationsfestigkeit, Wärmeableitung und Festigkeit. Im Jahr 2022 wird der inländische Verbrauch von Magnesiumlegierungen für ein einzelnes Fahrzeug nur noch 3 bis 5 kg betragen, verglichen mit dem Verbrauch von mehr als 100 kg für einzelne Fahrzeuge aus Aluminiumlegierung, und das Entwicklungspotenzial ist enorm. Der vollständige Satz von Gehäusen für Elektroantriebssysteme für das Modell Zhiji L7 ist die erste Massenproduktionsanwendung von Magnesiumlegierungsmaterialien auf Gehäusen für Elektroantriebe mit neuer Energie. Dies ist auch eines der größten Magnesiumlegierungsbauteile, die derzeit in der Massenproduktion im Automobilbereich im In- und Ausland verwendet werden. Anschließend entwickelte SAIC auch eine Reihe von Elektroantriebsbaugruppenprodukten für neue Energie aus Magnesiumlegierungen und produzierte diese erfolgreich in Massenproduktion, was die Erweiterung neuer Anwendungsszenarien für Magnesiumlegierungen beschleunigte und auch gute Anwendungsaussichten für Magnesiumlegierungen in Fahrzeugen mit neuer Energie ankündigte. Da sich die Leistung von Fahrzeugen mit neuer Energie allmählich verbessert, sind auch die Anforderungen an Leichtbau und Leistung von Komponenten wie Elektroantriebsgehäusen und Batterieträgern gestiegen, und die Nachfrage nach wärmebehandelbaren und verstärkten Niederdruckgusskomponenten aus Magnesiumlegierungen ist dringlicher geworden.
3 Niederdruckguss-Magnesiumlegierungsmaterialien
Reines Magnesium hat eine geringe Festigkeit, daher wird reines Magnesium normalerweise legiert, um Magnesiumlegierungen zu erhalten. Die Legierungselemente verstärken direkt die mechanischen Eigenschaften der Legierung durch Ausscheidungshärtung, Feinkornverfestigung und Mischkristallverfestigung. Tabelle 1 stellt kurz die gängigsten Legierungselemente und ihre Auswirkungen auf Magnesiumlegierungen vor. Magnesiumgusslegierungen können nach den Hauptlegierungselementen hauptsächlich in die Mg-Al-Serie, die Mg-Zn-Serie und die Mg-RE-Serie unterteilt werden. Die derzeit am häufigsten verwendete Niederdruckguss-Magnesiumlegierung ist die Mg-Al-Zn-Reihe (AZ).
3.1 Mg-Al-Reihe
Die Mg⁃Al-Reihe ist das am frühesten verwendete Magnesiumlegierungsmaterial, und Al ist das günstigste Element zur Verbesserung der Gussleistung und der mechanischen Eigenschaften von Magnesiumlegierungen. Aus dem binären Mg-Al-Phasendiagramm (wie in Abbildung 5 dargestellt) ist ersichtlich, dass sich die Feststofflöslichkeit von Al in der α-Mg-Matrix erheblich mit der Temperatur ändert und ihre Grenzfeststofflöslichkeit 12,7 % (Massenanteil 436 °C) beträgt und die Feststofflöslichkeit bei Raumtemperatur etwa 2 % (Massenanteil) beträgt. Mit der Erhöhung des Al-Gehalts in der Magnesiumlegierung wird der Kristallisationsbereich der Legierung enger, die Fließfähigkeit der Legierung wird verbessert, die Neigung zur Heißrissbildung wird verbessert, Defekte wie Schrumpfung werden reduziert und auch die mechanischen Eigenschaften werden deutlich verbessert. Wenn die Al-Zugabemenge der Legierung 6 % (Massenanteil) übersteigt, kann sie auch wärmebehandelt und verfestigt werden. Das Hinzufügen von Legierungselementen wie Zn und Mn auf der Basis einer Mg-Al-Legierung (wie in Tabelle 2 gezeigt) kann die Gussleistung, die mechanischen Eigenschaften, die Hochtemperatureigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit der Magnesiumlegierung weiter verbessern und wird häufig in der industriellen Produktion eingesetzt.
Die Grenzfeststofflöslichkeit von Zn in der Mg-Al-Zn (AZ)-Legierung beträgt 6 % (Massenanteil). Zn spielt hauptsächlich eine Rolle bei der Festigung fester Lösungen. Nach der Wärmebehandlung kann eine feste Lösungsstruktur erhalten werden, um die Streckgrenze und Kriechfestigkeit der Legierung zu verbessern. Wenn jedoch der Massenanteil an Zn zu hoch ist, wirkt sich dies nicht positiv auf die Korrosionsbeständigkeit der Legierung aus. Daher wird die Zn-Zusatzmenge in Magnesiumlegierungen im Allgemeinen auf unter 2 % (Massenanteil) kontrolliert. Unter vielen AZ-Legierungen wird AZ91D am häufigsten beim Niederdruckguss verwendet. Diese Legierung verfügt über eine ausgezeichnete Formbarkeit und hohe mechanische Eigenschaften und kann in einer Vielzahl von Umformprozessen zur Herstellung komplexer Strukturteile eingesetzt werden. Allerdings wird in dieser Legierungsreihe eine spröde Phase mit niedrigem Schmelzpunkt, β-Mg17Al12, gebildet. Mit zunehmender Legierungsbelastung bilden sich leicht Mikrorisse in der β-Mg17 Al12-Phase und der Grenzfläche zwischen β-Mg17 Al12 und α-Mg-Phase. Diese Mikrorisse verbinden sich nach und nach zu Hauptrissen, bis die Legierung bricht und versagt, wie in Abbildung 6 dargestellt. Darüber hinaus wird die β-Mg17 Al12-Phase bei hohen Temperaturen leicht erweicht und vergröbert, was zu einer geringen Hochtemperaturfestigkeit und einem schlechten Kriechverhalten bei hohen Temperaturen führt. Die Anreicherung an der Korngrenze verringert die Kriechfestigkeit der Legierung, so dass die Legierung nur bei Arbeitsbedingungen unter 125 °C verwendet werden kann, was die Entwicklung dieser Legierungsreihe einschränkt. Um die umfassenden Eigenschaften der Legierung zu verbessern, haben viele Forscher in den letzten Jahren versucht, der AZ91-Legierung Mikrolegierungselemente hinzuzufügen, wobei der Zusatz von Spurenelementen seltener Erden den größten Einfluss auf die Verbesserung der Legierungseigenschaften hat. Wang et al. untersuchten die Auswirkung der Zugabe unterschiedlicher Gd-Mengen auf die Eigenschaften der AZ91-Gusslegierung. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von Spurenmengen an Gd die Festigkeit und Plastizität der AZ91-Legierung verbessern kann und dass die α-Mg-Körner und die Mg17-Al12-Phasen deutlich verfeinert werden, da in der Legierung eine dispergierte kugelförmige Al8Mn4-Gd-Phase gebildet wird, die eine zweite Phasenverstärkungswirkung hat; Darüber hinaus kann diese Phase als heterogener Keimbildungspunkt für α-Mg-Körner und Mg17Al12-Phasen dienen und gleichzeitig eine Rolle bei der Korn- und Mikrostrukturverfeinerung spielen.