Aliajul de magneziu are caracteristici precum greutate redusă, rigiditate specifică ridicată, amortizare ridicată, reducere a vibrațiilor și a zgomotului, rezistență la radiații electromagnetice, lipsă de poluare în timpul procesării și reciclării etc., iar resursele de magneziu sunt abundente, putând fi utilizate pentru dezvoltarea durabilă. Prin urmare, aliajul de magneziu este cunoscut drept „material structural ușor și ecologic în secolul XXI”. Acest lucru arată că, în contextul creșterii greutății reduse, economisirii energiei și reducerii emisiilor în industria prelucrătoare din secolul XXI, tendința ca aliajul de magneziu să joace un rol mai important indică, de asemenea, că structura industrială a materialelor metalice globale, inclusiv a Chinei, se va schimba. Cu toate acestea, aliajele tradiționale de magneziu au unele puncte slabe, cum ar fi oxidarea și arderea ușoară, lipsa rezistenței la coroziune, rezistența slabă la fluaj la temperaturi ridicate și rezistența scăzută la temperaturi ridicate.
Teoria și practica arată că pământurile rare sunt cel mai eficient, practic și promițător element de aliere pentru a depăși aceste deficiențe. Prin urmare, este de mare importanță să se utilizeze resursele abundente de magneziu și pământuri rare ale Chinei, să se dezvolte și să se utilizeze științific, să se dezvolte o serie de aliaje de magneziu din pământuri rare cu caracteristici chinezești și să se transforme avantajele resurselor în avantaje tehnologice și economice.
Practicarea conceptului de dezvoltare științifică, alegerea căii dezvoltării durabile, practicarea noii căi de industrializare care economisește resursele și este prietenoasă cu mediul și furnizarea de materiale de susținere din aliaje de magneziu din pământuri rare, ușoare, avansate și cu costuri reduse pentru aviație, aerospațiu, transporturi, industriile „Celor Trei C” și toate industriile prelucrătoare au devenit puncte fierbinți și sarcini cheie ale țării, industriei și multor cercetători. Aliajul de magneziu din pământuri rare, cu performanțe avansate și preț redus, este de așteptat să devină punctul de inovație și puterea de dezvoltare pentru extinderea aplicațiilor aliajelor de magneziu.
În 1808, Humphrey Davey a fracționat pentru prima dată mercurul și magneziul din amalgam, iar în 1852 Bunsen a electrolizat magneziul din clorură de magneziu pentru prima dată. De atunci, magneziul și aliajul său au intrat pe scena istorică ca materiale noi. Magneziul și aliajele sale s-au dezvoltat vertiginos în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. Cu toate acestea, din cauza rezistenței scăzute a magneziului pur, este dificil să fie utilizat ca material structural pentru aplicații industriale. Una dintre principalele metode de îmbunătățire a rezistenței magneziului metalic este alierea, adică adăugarea altor tipuri de elemente de aliere pentru a îmbunătăți rezistența magneziului metalic prin soluție solidă, precipitare, rafinarea granulelor și întărirea dispersiei, astfel încât acesta să poată îndeplini cerințele unui anumit mediu de lucru.
Este principalul element de aliere al aliajelor de magneziu din pământuri rare, iar majoritatea aliajelor de magneziu rezistente la căldură dezvoltate conțin elemente din pământuri rare. Aliajul de magneziu din pământuri rare are caracteristici de rezistență la temperaturi ridicate și rezistență ridicată. Cu toate acestea, în cercetările inițiale privind aliajele de magneziu, pământurile rare sunt utilizate doar în anumite materiale din cauza prețului lor ridicat. Aliajul de magneziu din pământuri rare este utilizat în principal în domeniile militar și aerospațial. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea economiei sociale, au fost impuse cerințe mai mari pentru performanța aliajelor de magneziu, iar odată cu reducerea costurilor pământurilor rare, aliajul de magneziu din pământuri rare a fost extins foarte mult în domeniile militar și civil, cum ar fi industria aerospațială, rachete, automobile, comunicații electronice, instrumentație și așa mai departe. În general, dezvoltarea aliajelor de magneziu din pământuri rare poate fi împărțită în patru etape:
Prima etapă: În anii 1930, s-a descoperit că adăugarea de elemente de pământuri rare la aliajul Mg-Al ar putea îmbunătăți performanța aliajului la temperaturi ridicate.
A doua etapă: În 1947, Sauerwarld a descoperit că adăugarea de Zr la aliajul Mg-RE poate rafina eficient granulația aliajului. Această descoperire a rezolvat problema tehnologică a aliajelor de magneziu din pământuri rare și a pus bazele cercetării și aplicării aliajelor de magneziu din pământuri rare rezistente la căldură.
A treia etapă: În 1979, Drits și alții au descoperit că adăugarea de Y a avut un efect foarte benefic asupra aliajului de magneziu, ceea ce a reprezentat o altă descoperire importantă în dezvoltarea aliajului de magneziu din pământuri rare, rezistent la căldură. Pe această bază, a fost dezvoltată o serie de aliaje de tip WE cu rezistență la căldură și rezistență ridicată. Printre acestea, rezistența la tracțiune, rezistența la oboseală și rezistența la fluaj a aliajului WE54 sunt comparabile cu cele ale aliajului de aluminiu turnat la temperatura camerei și la temperatură ridicată.
A patra etapă: Se referă în principal la explorarea aliajelor Mg-HRE (pământuri rare grele) începând cu anii 1990, pentru a obține aliaje de magneziu cu performanțe superioare și care să satisfacă nevoile domeniilor de înaltă tehnologie. Pentru elementele de pământuri rare grele, cu excepția Eu și Yb, solubilitatea solidă maximă în magneziu este de aproximativ 10%~28%, iar maximul poate ajunge la 41%. Comparativ cu elementele de pământuri rare ușoare, elementele de pământuri rare grele au o solubilitate solidă mai mare. Mai mult, solubilitatea solidă scade rapid odată cu scăderea temperaturii, ceea ce are efecte bune asupra întăririi soluției solide și a precipitării.
Există o piață uriașă de aplicații pentru aliajele de magneziu, în special în contextul creșterii deficitului de resurse metalice precum fierul, aluminiul și cuprul la nivel mondial. Avantajele resurselor și ale produselor magneziului vor fi pe deplin valorificate, iar aliajul de magneziu va deveni un material ingineresc în creștere rapidă. Confruntându-se cu dezvoltarea rapidă a materialelor metalice cu magneziu în lume, China, în calitate de producător și exportator major de resurse de magneziu, este deosebit de importantă efectuarea de cercetări teoretice aprofundate și dezvoltarea de aplicații pentru aliajele de magneziu. Cu toate acestea, în prezent, randamentul scăzut al produselor comune din aliaje de magneziu, rezistența slabă la fluaj, rezistența slabă la căldură și rezistența la coroziune sunt încă blocaje care restricționează aplicarea pe scară largă a aliajelor de magneziu.
Elementele de pământuri rare au o structură electronică extranucleară unică. Prin urmare, ca element important de aliere, elementele de pământuri rare joacă un rol unic în domeniul metalurgiei și al materialelor, cum ar fi purificarea topiturii aliajelor, rafinarea structurii aliajelor, îmbunătățirea proprietăților mecanice ale aliajelor și a rezistenței la coroziune etc. Ca elemente de aliere sau elemente de microaliere, pământurile rare au fost utilizate pe scară largă în oțel și aliaje metalice neferoase. În domeniul aliajelor de magneziu, în special în domeniul aliajelor de magneziu rezistente la căldură, proprietățile remarcabile de purificare și întărire ale pământurilor rare sunt treptat recunoscute de către oameni. Pământul rar este considerat elementul de aliere cu cea mai mare valoare de utilizare și cel mai mare potențial de dezvoltare în aliajele de magneziu rezistente la căldură, iar rolul său unic nu poate fi înlocuit de alte elemente de aliere.
În ultimii ani, cercetătorii din țară și din străinătate au desfășurat o cooperare extinsă, utilizând resurse de magneziu și pământuri rare pentru a studia sistematic aliajele de magneziu care conțin pământuri rare. În același timp, Institutul de Chimie Aplicată Changchun al Academiei Chineze de Științe se angajează să exploreze și să dezvolte noi aliaje de magneziu din pământuri rare cu costuri reduse și performanțe ridicate, obținând anumite rezultate. Promovează dezvoltarea și utilizarea materialelor din aliaje de magneziu din pământuri rare.
Data publicării: 04 iulie 2022