Magnesiumlegering har egenskaper som låg vikt, hög specifik styvhet, hög dämpning, vibrations- och brusreducering, motståndskraft mot elektromagnetisk strålning, ingen förorening under bearbetning och återvinning, etc., och magnesiumresurserna är rikliga och kan användas för hållbar utveckling. Därför är magnesiumlegering känd som "lätt och grönt strukturmaterial under 2000-talet". Det visar att i den ständiga utvecklingen av låg vikt, energibesparing och utsläppsminskning inom tillverkningsindustrin under 2000-talet, indikerar trenden att magnesiumlegeringar kommer att spela en allt viktigare roll också att den industriella strukturen för globala metallmaterial, inklusive Kina, kommer att förändras. Traditionella magnesiumlegeringar har dock vissa svagheter, såsom enkel oxidation och förbränning, ingen korrosionsbeständighet, dålig krypmotståndskraft vid höga temperaturer och låg högtemperaturhållfasthet.
Teori och praktik visar att sällsynta jordartsmetaller är det mest effektiva, praktiska och lovande legeringselementet för att övervinna dessa svagheter. Därför är det av stor betydelse att utnyttja Kinas rikliga magnesium- och sällsynta jordartsmetallresurser, utveckla och utnyttja dem vetenskapligt, och utveckla en serie magnesiumlegeringar av sällsynta jordartsmetaller med kinesiska egenskaper, och omvandla resursfördelar till tekniska fördelar och ekonomiska fördelar.
Att praktisera det vetenskapliga utvecklingskonceptet, ta vägen för hållbar utveckling, praktisera den resursbesparande och miljövänliga nya industrialiseringsvägen och tillhandahålla lätta, avancerade och billiga stödmaterial av sällsynta jordartsmetaller i magnesiumlegeringar för flyg, rymdfart, transport, "tre C"-industrier och all tillverkningsindustrier har blivit heta platser och nyckeluppgifter för landet, industrin och många forskare. Sällsynta jordartsmetaller i magnesiumlegeringar med avancerad prestanda och lågt pris förväntas bli genombrottet och utvecklingskraften för att utöka tillämpningen av magnesiumlegeringar.
År 1808 fraktionerade Humphrey Davey kvicksilver och magnesium från amalgam för första gången, och 1852 elektrolyserade Bunsen magnesium från magnesiumklorid för första gången. Sedan dess har magnesium och dess legering varit på den historiska scenen som ett nytt material. Magnesium och dess legeringar utvecklades med stormsteg under andra världskriget. På grund av den låga hållfastheten hos rent magnesium är det dock svårt att använda det som ett strukturellt material för industriella tillämpningar. En av de viktigaste metoderna för att förbättra magnesiummetallens hållfasthet är legering, det vill säga att tillsätta andra typer av legeringselement för att förbättra magnesiummetallens hållfasthet genom fast lösning, utfällning, kornförfining och dispersionsförstärkning, så att den kan uppfylla kraven i en given arbetsmiljö.
Det är det huvudsakliga legeringselementet i sällsynta jordartsmetaller av magnesium, och de flesta av de utvecklade värmebeständiga magnesiumlegeringarna innehåller sällsynta jordartsmetaller. Sällsynta jordartsmetaller av magnesium har egenskaper som hög temperaturbeständighet och hög hållfasthet. I den inledande forskningen av magnesiumlegeringar används dock sällsynta jordartsmetaller endast i specifika material på grund av dess höga pris. Sällsynta jordartsmetaller av magnesium används huvudsakligen inom militära och flyg- och rymdområden. Med utvecklingen av samhällsekonomin ställs dock högre krav på magnesiumlegeringars prestanda, och med minskade kostnader för sällsynta jordartsmetaller har sällsynta jordartsmetaller av magnesiumlegeringar expanderat kraftigt inom militära och civila områden som flyg- och rymdteknik, missiler, bilar, elektronisk kommunikation, instrumentering och så vidare. Generellt sett kan utvecklingen av sällsynta jordartsmetaller av magnesium delas in i fyra steg:
Det första steget: På 1930-talet upptäcktes det att tillsats av sällsynta jordartsmetaller till Mg-Al-legering kunde förbättra legeringens prestanda vid höga temperaturer.
Det andra steget: År 1947 upptäckte Sauerwarld att tillsats av Zr till Mg-RE-legering effektivt kunde förfina legeringens korn. Denna upptäckt löste det tekniska problemet med sällsynta jordartsmetaller i magnesiumlegeringar och lade verkligen grunden för forskning och tillämpning av värmebeständiga sällsynta jordartsmetaller i magnesiumlegeringar.
Det tredje steget: År 1979 fann Drits och andra att tillsats av Y hade en mycket gynnsam effekt på magnesiumlegeringar, vilket var ytterligare en viktig upptäckt i utvecklingen av värmebeständiga magnesiumlegeringar av sällsynta jordartsmetaller. Baserat på detta utvecklades en serie WE-typlegeringar med värmebeständighet och hög hållfasthet. Bland dessa är draghållfastheten, utmattningshållfastheten och kryphållfastheten hos WE54-legeringen jämförbara med de hos gjuten aluminiumlegering vid rumstemperatur och hög temperatur.
Det fjärde steget: Det avser huvudsakligen utforskningen av Mg-HRE (tunga sällsynta jordartsmetaller) legeringar sedan 1990-talet för att erhålla magnesiumlegeringar med överlägsen prestanda och möta behoven inom högteknologiska områden. För tunga sällsynta jordartsmetaller, med undantag för Eu och Yb, är den maximala lösligheten i fasta ämnen i magnesium cirka 10 % ~ 28 %, och den maximala kan nå 41 %. Jämfört med lätta sällsynta jordartsmetaller har tunga sällsynta jordartsmetaller högre löslighet i fasta ämnen. Dessutom minskar lösligheten i fasta ämnen snabbt med sjunkande temperatur, vilket har goda effekter på förstärkning i fasta lösningar och förstärkning i utfällning.
Det finns en enorm tillämpningsmarknad för magnesiumlegeringar, särskilt mot bakgrund av den ökande bristen på metallresurser som järn, aluminium och koppar i världen. Resursfördelarna och produktfördelarna med magnesium kommer att utnyttjas fullt ut, och magnesiumlegering kommer att bli ett snabbt växande tekniskt material. Inför den snabba utvecklingen av magnesiummetallmaterial i världen är Kina, som en stor producent och exportör av magnesiumresurser, särskilt viktigt att genomföra djupgående teoretisk forskning och tillämpningsutveckling av magnesiumlegeringar. För närvarande är dock det låga utbytet av vanliga magnesiumlegeringsprodukter, dålig krypbeständighet, dålig värmebeständighet och korrosionsbeständighet fortfarande flaskhalsar som begränsar storskalig tillämpning av magnesiumlegeringar.
Sällsynta jordartsmetaller har en unik extranukleär elektronisk struktur. Därför spelar sällsynta jordartsmetaller, som viktiga legeringselement, en unik roll inom metallurgi och materialområden, såsom rening av smälta legeringar, raffinering av legeringsstruktur, förbättring av legeringars mekaniska egenskaper och korrosionsbeständighet, etc. Som legeringselement eller mikrolegeringselement har sällsynta jordartsmetaller använts i stor utsträckning i stål och icke-järnmetalllegeringar. Inom magnesiumlegeringar, särskilt värmebeständiga magnesiumlegeringar, har de enastående renings- och förstärkningsegenskaperna hos sällsynta jordartsmetaller gradvis insetts av människor. Sällsynta jordartsmetaller anses vara det legeringselement med störst användningsvärde och störst utvecklingspotential i värmebeständiga magnesiumlegeringar, och dess unika roll kan inte ersättas av andra legeringselement.
Under senare år har forskare både hemma och utomlands genomfört ett omfattande samarbete med magnesium och sällsynta jordartsmetaller för att systematiskt studera magnesiumlegeringar som innehåller sällsynta jordartsmetaller. Samtidigt har Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, åtagit sig att utforska och utveckla nya magnesiumlegeringar med låg kostnad och hög prestanda, och har uppnått vissa resultat. Främja utveckling och användning av magnesiumlegeringsmaterial med sällsynta jordartsmetaller.
Publiceringstid: 4 juli 2022