原标题：Y与Nd元素对Mg-Zn-Gd系合金腐蚀行为的影响及机制

1 导读

镁合金虽轻，却天生“娇气”——极易腐蚀的短板长期困扰着工程应用。稀土元素被视为提升耐蚀性的“强化剂”，但钕（Nd）和钇（Y）这对搭档的作用却常存争议：Nd究竟是帮手还是隐患？Y又如何逆转腐蚀困局？一项最新研究通过系统实验，揭示了Y与Nd协同调控Mg-Zn-Gd合金腐蚀行为的内在机制，为开发高性能耐蚀镁合金提供了全新视角。

镁合金是工程领域密度最小的金属结构材料，但其耐蚀性差始终是制约大规模应用的“卡脖子”难题。传统思路主要从抑制第二相引发的微电偶腐蚀入手，但即便是在超高纯度镁中，腐蚀速率仍难以降至理想水平。稀土元素的加入带来了转机：它们不仅能参与构建更致密的表面腐蚀膜，还能“清除”铁、镍等有害杂质，降低微电偶腐蚀倾向。其中，含Nd的WE系列合金已在工业中得到应用，而Y元素因能激活非基面滑移、改善高温抗氧化性同样备受关注。然而，Nd在镁合金中的腐蚀作用机制长期存在争议——有研究发现，Nd形成的第二相与镁基体之间存在较大电位差，反而可能加剧局部腐蚀。如何在Nd与Y之间找到最佳平衡，实现“1+1﹥2”的协同效果，一直是研究者探索的方向。

围绕这一核心问题，包头稀土研究院、白云鄂博稀土资源研究与综合利用全国重点实验室的卢宇明、郭贺、胡文鑫等研究人员，在《特种铸造及有色合金》2026年第46卷第4期发表了题为《Y与Nd元素对Mg-Zn-Gd系合金腐蚀行为的影响及机制》的研究论文。该工作以Mg-1.8Zn-1.2Gd-0.5Zr-0.3Ca为基体，系统设计了Y含量从0至9%、Nd含量从9%至0的五组合金，综合利用X射线衍射、扫描电镜、扫描开尔文探针力显微镜、电化学测试及氢气析出试验等手段，深入探讨了Y和Nd协同作用对合金显微组织与腐蚀行为的影响规律，揭示了第二相类型、电位差及氧化膜特性之间的内在关联。

2 研究亮点与方法

本研究通过精细调控Y/Nd比例，清晰地绘制出从“粗大Mg₄₁Nd₅相→骨架状Mg₅RE相→LPSO相”的第二相演变路径，并将微观组织特征与电化学活性、腐蚀产物膜特性进行关联，从而破解了Nd与Y在腐蚀行为中的协同机制。研究团队采用了多尺度表征手段：利用SKPFM直接测量不同第二相与基体间的纳米级伏特电位差，量化微电偶腐蚀驱动力；结合析氢实验与极化曲线，评估了合金在3.5% NaCl溶液中的实际腐蚀速率和电化学行为；通过腐蚀截面EDS分析，揭示了Y元素促进致密氧化膜形成、阻碍Cl⁻渗透的防护机理。

3 全文思维导图

4 主要结论

添加Nd促进Mg₄₁Nd₅相形成，虽能细化晶粒，但其与基体间约130 mV的大电位差导致腐蚀性能下降；添加Y可有效抑制Nd在基体中的扩散，并在Y含量达9%时形成LPSO相，显著提升合金耐腐蚀性。
经T4固溶处理后，合金腐蚀行为整体改善，腐蚀机制与铸态一致。9%Y合金通过形成均匀致密的氧化膜，有效抑制局部腐蚀和氢气析出，展现出最优耐蚀性能。

5 文章引用格式

中文引用格式：卢宇明，郭贺，胡文鑫，等. Y与Nd元素对Mg-Zn-Gd系合金腐蚀行为的影响及机制[J]. 特种铸造及有色合金，2026，46(4)：508-517.

本文转载自《特种铸造及有色合金》