Магнезиевата сплав се характеризира с леко тегло, висока специфична твърдост, високо ниво на затихване, намаляване на вибрациите и шума, устойчивост на електромагнитно излъчване, липса на замърсяване по време на обработка и рециклиране и др., а ресурсите на магнезий са изобилни и могат да се използват за устойчиво развитие. Следователно, магнезиевата сплав е известна като „лек и зелен конструкционен материал на 21-ви век“. Това показва, че с течение на времето, в което производството на малко тегло, пестенето на енергия и намаляването на емисиите, тенденцията магнезиевите сплави да играят по-важна роля също показва, че индустриалната структура на световните метални материали, включително Китай, ще се промени. Традиционните магнезиеви сплави обаче имат някои слабости, като лесно окисляване и горене, липса на устойчивост на корозия, лоша устойчивост на пълзене при висока температура и ниска якост при висока температура.
Теорията и практиката показват, че редкоземните елементи са най-ефективният, практичен и обещаващ легиращ елемент за преодоляване на тези слабости. Следователно е от голямо значение да се използват изобилните магнезиеви и редкоземни ресурси на Китай, да се разработят и оползотворят научно, както и да се разработи серия от редкоземни магнезиеви сплави с китайски характеристики, превръщайки ресурсните предимства в технологични и икономически предимства.
Практикуването на концепцията за научно развитие, поемането по пътя на устойчивото развитие, практикуването на ресурсоспестяващ и екологичен път на нова индустриализация и осигуряването на леки, усъвършенствани и евтини поддържащи материали от редкоземни магнезиеви сплави за авиацията, аерокосмическата промишленост, транспорта, „Трите C“ индустрии и всички производствени индустрии се превърнаха в горещи точки и ключови задачи за страната, индустрията и много изследователи. Очаква се редкоземните магнезиеви сплави с усъвършенствани характеристики и ниска цена да се превърнат в пробивна точка и сила за развитие за разширяване на приложението на магнезиевите сплави.
През 1808 г. Хъмфри Дейви за първи път фракционира живак и магнезий от амалгама, а през 1852 г. Бунзен за първи път електролизира магнезий от магнезиев хлорид. Оттогава магнезият и неговите сплави са на историческата сцена като нов материал. Магнезият и неговите сплави се развиват с бързи темпове по време на Втората световна война. Въпреки това, поради ниската якост на чистия магнезий, той е труден за използване като конструкционен материал за промишлено приложение. Един от основните методи за подобряване на якостта на магнезия е легирането, т.е. добавянето на други видове легиращи елементи за подобряване на якостта на магнезия чрез твърд разтвор, утаяване, рафиниране на зърната и дисперсионно укрепване, така че да може да отговаря на изискванията на дадена работна среда.
Той е основният легиращ елемент на редкоземните магнезиеви сплави и повечето от разработените топлоустойчиви магнезиеви сплави съдържат редкоземни елементи. Редкоземните магнезиеви сплави се характеризират с устойчивост на висока температура и висока якост. Въпреки това, в първоначалните изследвания на магнезиевите сплави, редкоземните елементи се използват само в специфични материали поради високата си цена. Редкоземните магнезиеви сплави се използват главно във военната и аерокосмическата област. С развитието на социалната икономика обаче се поставят по-високи изисквания към характеристиките на магнезиевите сплави и с намаляването на цената на редкоземните елементи, редкоземните магнезиеви сплави са се разширили значително във военните и гражданските области като аерокосмическа индустрия, ракети, автомобили, електронни комуникации, инструменти и т.н. Най-общо казано, развитието на редкоземните магнезиеви сплави може да се раздели на четири етапа:
Първи етап: През 30-те години на миналия век е установено, че добавянето на редкоземни елементи към Mg-Al сплав може да подобри характеристиките на сплавта при високи температури.
Втори етап: През 1947 г. Зауерварлд открива, че добавянето на Zr към Mg-RE сплав може ефективно да рафинира зърното на сплавта. Това откритие решава технологичния проблем на редкоземните магнезиеви сплави и наистина полага основите за изследване и приложение на топлоустойчиви редкоземни магнезиеви сплави.
Трети етап: През 1979 г. Дриц и други откриват, че добавянето на Y има много благоприятен ефект върху магнезиевата сплав, което е друго важно откритие в разработването на топлоустойчива редкоземна магнезиева сплав. На тази основа е разработена серия от сплави тип WE с топлоустойчивост и висока якост. Сред тях якостта на опън, якостта на умора и съпротивлението на пълзене на сплав WE54 са сравними с тези на лятата алуминиева сплав при стайна и висока температура.
Четвъртият етап: Той се отнася главно до проучването на Mg-HRE (тежки редкоземни елементи) сплави от 90-те години на миналия век, с цел получаване на магнезиеви сплави с превъзходни характеристики и отговарящи на нуждите на високотехнологичните области. За тежките редкоземни елементи, с изключение на Eu и Yb, максималната разтворимост в твърдо състояние в магнезий е около 10%~28%, а максимумът може да достигне 41%. В сравнение с леките редкоземни елементи, тежките редкоземни елементи имат по-висока разтворимост в твърдо състояние. Освен това, разтворимостта в твърдо състояние намалява бързо с понижаване на температурата, което има добър ефект върху укрепването на твърдия разтвор и утаечното укрепване.
Съществува огромен пазар за приложения на магнезиевите сплави, особено на фона на нарастващия недостиг на метални ресурси като желязо, алуминий и мед в света. Ресурсните и продуктови предимства на магнезия ще бъдат напълно реализирани и магнезиевата сплав ще се превърне в бързо развиващ се инженерен материал. Изправен пред бързото развитие на магнезиевите метални материали в света, Китай, като основен производител и износител на магнезиеви ресурси, е особено важен за провеждането на задълбочени теоретични изследвания и разработване на приложения на магнезиевите сплави. В момента обаче ниският добив на обикновени магнезиеви сплави, лошата устойчивост на пълзене, лошата устойчивост на топлина и устойчивост на корозия все още са пречките, ограничаващи мащабното приложение на магнезиевите сплави.
Редкоземните елементи имат уникална екстрануклеарна електронна структура. Следователно, като важен легиращ елемент, редкоземните елементи играят уникална роля в металургията и материалознанието, като например пречистване на стопилка на сплав, рафиниране на структурата на сплавта, подобряване на механичните свойства и устойчивостта на корозия на сплавта и др. Като легиращи елементи или микролегиращи елементи, редкоземните елементи се използват широко в стоманата и цветните метални сплави. В областта на магнезиевите сплави, особено в областта на топлоустойчивите магнезиеви сплави, изключителните им пречистващи и укрепващи свойства постепенно се признават от хората. Редкоземните елементи се считат за легиращ елемент с най-голяма потребителска стойност и най-голям потенциал за развитие в топлоустойчивите магнезиеви сплави и тяхната уникална роля не може да бъде заменена от други легиращи елементи.
През последните години изследователи в страната и чужбина осъществиха широко сътрудничество, използвайки магнезиеви и редкоземни ресурси за систематично изучаване на магнезиеви сплави, съдържащи редкоземни елементи. В същото време Институтът по приложна химия Чанчун към Китайската академия на науките е поел ангажимент за проучване и разработване на нови редкоземни магнезиеви сплави с ниска цена и високи характеристики и е постигнал определени резултати. Насърчаване на разработването и използването на редкоземни магнезиеви сплави.
Време на публикуване: 04 юли 2022 г.