Магнієвий сплав має такі характеристики, як легка вага, висока питома жорсткість, високий рівень демпфування, зниження вібрації та шуму, стійкість до електромагнітного випромінювання, відсутність забруднення під час обробки та переробки тощо, а ресурси магнію є великими, що може бути використано для сталого розвитку. Тому магнієвий сплав відомий як «легкий та зелений конструкційний матеріал 21 століття». Це свідчить про те, що з появою легкої ваги, енергозбереження та скорочення викидів у обробній промисловості 21 століття, тенденція до того, що магнієві сплави відіграватимуть дедалі важливішу роль, також вказує на те, що промислова структура світових металевих матеріалів, включаючи Китай, зміниться. Однак традиційні магнієві сплави мають деякі недоліки, такі як легке окислення та горіння, відсутність корозійної стійкості, низька стійкість до повзучості за високих температур та низька міцність за високих температур.
Теорія та практика показують, що рідкоземельні елементи є найефективнішим, практичним та перспективним легуючим елементом для подолання цих недоліків. Тому дуже важливо використовувати багаті ресурси магнію та рідкоземельних елементів Китаю, розробляти та застосовувати їх науково, а також розробляти серію рідкоземельних магнієвих сплавів з китайськими характеристиками та перетворювати ресурсні переваги на технологічні та економічні переваги.
Практикування концепції наукового розвитку, шлях сталого розвитку, практика ресурсозберігаючого та екологічно чистого нового шляху індустріалізації, а також забезпечення легкими, передовими та недорогими допоміжними матеріалами з рідкоземельних магнієвих сплавів для авіації, аерокосмічної галузі, транспорту, галузей «Трьох С» та всіх галузей промисловості стали гарячими точками та ключовими завданнями країни, промисловості та багатьох дослідників. Очікується, що рідкоземельний магнієвий сплав з передовими характеристиками та низькою ціною стане проривною точкою та силою розвитку для розширення застосування магнієвого сплаву.
У 1808 році Хамфрі Дейві вперше фракціонував ртуть і магній з амальгами, а в 1852 році Бунзен вперше електролізував магній з хлориду магнію. З того часу магній та його сплави вийшли на історичну сцену як новий матеріал. Магній та його сплави розвивалися стрімкими кроками під час Другої світової війни. Однак через низьку міцність чистого магнію його важко використовувати як конструкційний матеріал для промислового застосування. Одним з основних методів підвищення міцності магнію є легування, тобто додавання інших видів легуючих елементів для підвищення міцності магнію шляхом твердого розчину, осадження, подрібнення зерна та дисперсійного зміцнення, щоб він міг відповідати вимогам певного робочого середовища.
Він є основним легуючим елементом рідкоземельного магнієвого сплаву, і більшість розроблених жароміцних магнієвих сплавів містять рідкоземельні елементи. Рідкоземельний магнієвий сплав має характеристики високої термостійкості та високої міцності. Однак, у початкових дослідженнях магнієвих сплавів, рідкісноземельні елементи використовувалися лише в певних матеріалах через їх високу ціну. Рідкоземельний магнієвий сплав в основному використовується у військовій та аерокосмічній галузях. Однак з розвитком соціальної економіки до характеристик магнієвого сплаву висуваються вищі вимоги, і зі зниженням вартості рідкісноземельних елементів, рідкісноземельний магнієвий сплав значно розширився у військовій та цивільній галузях, таких як аерокосмічна промисловість, ракетна промисловість, автомобілі, електронний зв'язок, приладобудування тощо. Загалом, розвиток рідкісноземельних магнієвих сплавів можна розділити на чотири етапи:
Перший етап: У 1930-х роках було виявлено, що додавання рідкоземельних елементів до сплаву Mg-Al може покращити його високотемпературні характеристики.
Другий етап: У 1947 році Зауерварльд виявив, що додавання Zr до сплаву Mg-RE може ефективно подрібнити зерно сплаву. Це відкриття вирішило технологічну проблему рідкоземельних магнієвих сплавів і фактично заклало основу для дослідження та застосування жароміцних рідкоземельних магнієвих сплавів.
Третій етап: У 1979 році Дрітс та інші виявили, що додавання Y має дуже сприятливий вплив на магнієвий сплав, що стало ще одним важливим відкриттям у розробці жароміцного рідкоземельного магнієвого сплаву. На цій основі було розроблено серію сплавів типу WE з жароміцністю та високою міцністю. Серед них міцність на розрив, втома та опір повзучості сплаву WE54 порівнянні з литим алюмінієвим сплавом за кімнатної та високої температури.
Четвертий етап: Він в основному стосується дослідження сплавів Mg-HRE (важкі рідкісноземельні елементи) з 1990-х років з метою отримання магнієвого сплаву з чудовими характеристиками та задоволенням потреб високотехнологічних галузей. Для важких рідкісноземельних елементів, за винятком Eu та Yb, максимальна розчинність у твердому стані в магнії становить приблизно 10%~28%, а максимум може досягати 41%. Порівняно з легкими рідкісноземельними елементами, важкі рідкісноземельні елементи мають вищу розчинність у твердому стані. Крім того, розчинність у твердому стані швидко зменшується зі зниженням температури, що позитивно впливає на зміцнення твердого розчину та зміцнення осадженням.
Існує величезний ринок застосування магнієвих сплавів, особливо на тлі зростаючої нестачі металевих ресурсів, таких як залізо, алюміній та мідь у світі. Ресурсні та виробничі переваги магнію будуть повністю реалізовані, і магнієвий сплав стане швидкозростаючим інженерним матеріалом. З огляду на швидкий розвиток магнієвих металевих матеріалів у світі, Китай, як головний виробник та експортер магнієвих ресурсів, особливо важливо проводити поглиблені теоретичні дослідження та розробку застосувань магнієвих сплавів. Однак наразі низький вихід звичайних магнієвих сплавів, низька стійкість до повзучості, низька термостійкість та корозійна стійкість все ще є перешкодами, що обмежують широкомасштабне застосування магнієвих сплавів.
Рідкісноземельні елементи мають унікальну позаядерну електронну структуру. Тому, як важливий легуючий елемент, рідкісноземельні елементи відіграють унікальну роль у металургії та матеріалознавстві, таку як очищення розплаву сплаву, рафінування структури сплаву, покращення механічних властивостей сплаву та корозійної стійкості тощо. Як легуючі елементи або мікролегуючі елементи, рідкісноземельні елементи широко використовуються у сталі та сплавах кольорових металів. У галузі магнієвих сплавів, особливо в галузі жароміцних магнієвих сплавів, люди поступово визнають видатні очищувальні та зміцнювальні властивості рідкісноземельних елементів. Рідкісноземельні елементи вважаються легуючим елементом з найбільшою корисною цінністю та найбільшим потенціалом розвитку в жароміцних магнієвих сплавах, і їх унікальна роль не може бути замінена іншими легуючими елементами.
В останні роки дослідники в країні та за кордоном здійснюють широку співпрацю, використовуючи магнієві та рідкоземельні ресурси для систематичного вивчення магнієвих сплавів, що містять рідкісноземельні елементи. Водночас Чанчунський інститут прикладної хімії Китайської академії наук прагне досліджувати та розробляти нові рідкоземельні магнієві сплави з низькою вартістю та високими експлуатаційними характеристиками та досяг певних результатів. Сприяє розробці та використанню рідкоземельних магнієвих сплавів.
Час публікації: 04 липня 2022 р.