Магниевый сплав обладает такими характеристиками, как малый вес, высокая удельная жесткость, высокое демпфирование, снижение вибрации и шума, устойчивость к электромагнитному излучению, отсутствие загрязнения при переработке и переработке и т. д., а ресурсы магния обильны, что может быть использовано для устойчивого развития. Поэтому магниевый сплав известен как «легкий и зеленый конструкционный материал в 21 веке». Это показывает, что в волне малого веса, энергосбережения и сокращения выбросов в обрабатывающей промышленности в 21 веке, тенденция к тому, что магниевый сплав будет играть более важную роль, также указывает на то, что промышленная структура мировых металлических материалов, включая Китай, изменится. Однако традиционные магниевые сплавы имеют некоторые недостатки, такие как легкое окисление и сгорание, отсутствие коррозионной стойкости, плохое сопротивление ползучести при высоких температурах и низкая прочность при высоких температурах.
Теория и практика показывают, что редкоземельные металлы являются наиболее эффективным, практичным и перспективным легирующим элементом для преодоления этих недостатков. Поэтому очень важно использовать богатые китайские ресурсы магния и редкоземельных металлов, разрабатывать и использовать их с научной точки зрения, а также разрабатывать серию сплавов редкоземельных металлов с магнием с китайской спецификой и превращать преимущества ресурсов в технологические и экономические преимущества.
Реализация концепции научного развития, вступление на путь устойчивого развития, реализация ресурсосберегающего и экологически чистого нового пути индустриализации, а также обеспечение легких, современных и недорогих вспомогательных материалов из редкоземельных магниевых сплавов для авиации, космонавтики, транспорта, отраслей «Трех С» и всех производственных отраслей стали горячими точками и ключевыми задачами страны, промышленности и многих исследователей. Ожидается, что редкоземельный магниевый сплав с улучшенными характеристиками и низкой ценой станет точкой прорыва и движущей силой для расширения сферы применения магниевого сплава.
В 1808 году Хамфри Дэви впервые фракционировал ртуть и магний из амальгамы, а в 1852 году Бунзен впервые электролизовал магний из хлорида магния. С тех пор магний и его сплавы вышли на историческую сцену как новый материал. Магний и его сплавы развивались семимильными шагами во время Второй мировой войны. Однако из-за низкой прочности чистого магния его трудно использовать в качестве конструкционного материала для промышленного применения. Одним из основных методов повышения прочности металлического магния является легирование, то есть добавление других видов легирующих элементов для повышения прочности металлического магния посредством твердого раствора, осаждения, измельчения зерна и дисперсионного упрочнения, чтобы он мог соответствовать требованиям данной рабочей среды.
Это основной легирующий элемент редкоземельного магниевого сплава, и большинство разработанных жаропрочных магниевых сплавов содержат редкоземельные элементы. Редкоземельный магниевый сплав обладает характеристиками высокой термостойкости и высокой прочности. Однако в первоначальных исследованиях магниевого сплава редкоземельный элемент использовался только в определенных материалах из-за его высокой цены. Редкоземельный магниевый сплав в основном используется в военной и аэрокосмической областях. Однако с развитием социальной экономики к эксплуатационным характеристикам магниевого сплава предъявляются более высокие требования, и с уменьшением стоимости редкоземельных элементов редкоземельный магниевый сплав был значительно расширен в военных и гражданских областях, таких как аэрокосмическая промышленность, ракеты, автомобили, электронная связь, приборостроение и так далее. В целом, разработку редкоземельного магниевого сплава можно разделить на четыре этапа:
Первый этап: в 1930-х годах было обнаружено, что добавление редкоземельных элементов в сплав Mg-Al может улучшить высокотемпературные характеристики сплава.
Второй этап: В 1947 году Зауэрварльд обнаружил, что добавление Zr к сплаву Mg-RE может эффективно измельчать зерно сплава. Это открытие решило технологическую проблему редкоземельного магниевого сплава и действительно заложило основу для исследования и применения жаропрочного редкоземельного магниевого сплава.
Третий этап: В 1979 году Дриц и другие обнаружили, что добавление Y оказывает очень благоприятное воздействие на магниевый сплав, что стало еще одним важным открытием в разработке жаропрочного редкоземельного магниевого сплава. На этой основе была разработана серия сплавов типа WE с жаростойкостью и высокой прочностью. Среди них прочность на растяжение, усталостная прочность и сопротивление ползучести сплава WE54 сопоставимы с показателями литого алюминиевого сплава при комнатной температуре и высокой температуре.
Четвертый этап: в основном относится к исследованию сплава Mg-HRE (тяжелые редкоземельные элементы) с 1990-х годов с целью получения магниевого сплава с превосходными характеристиками и удовлетворения потребностей высокотехнологичных областей. Для тяжелых редкоземельных элементов, за исключением Eu и Yb, максимальная растворимость в твердом состоянии в магнии составляет около 10% ~ 28%, а максимальная может достигать 41%. По сравнению с легкими редкоземельными элементами, тяжелые редкоземельные элементы имеют более высокую растворимость в твердом состоянии. Более того, растворимость в твердом состоянии быстро уменьшается с понижением температуры, что имеет хорошие эффекты упрочнения твердого раствора и упрочнения осаждения.
Существует огромный рынок применения магниевого сплава, особенно на фоне растущего дефицита металлических ресурсов, таких как железо, алюминий и медь в мире, ресурсные преимущества и преимущества продукта магния будут полностью реализованы, и магниевый сплав станет быстрорастущим конструкционным материалом. Столкнувшись с быстрым развитием магниевых металлических материалов в мире, Китай, как крупный производитель и экспортер магниевых ресурсов, особенно важно провести глубокие теоретические исследования и разработку приложений магниевого сплава. Однако в настоящее время низкий выход обычных продуктов из магниевого сплава, плохое сопротивление ползучести, плохая жаропрочность и коррозионная стойкость по-прежнему являются узкими местами, ограничивающими широкомасштабное применение магниевого сплава.
Редкоземельные элементы имеют уникальную внеядерную электронную структуру. Поэтому, как важный легирующий элемент, редкоземельные элементы играют уникальную роль в металлургии и материаловедении, таких как очистка расплава сплава, очистка структуры сплава, улучшение механических свойств сплава и коррозионной стойкости и т. д. Как легирующие элементы или микролегирующие элементы, редкоземельные элементы широко используются в стали и сплавах цветных металлов. В области магниевых сплавов, особенно в области жаропрочных магниевых сплавов, выдающиеся очищающие и упрочняющие свойства редкоземельных элементов постепенно признаются людьми. Редкоземельные элементы считаются легирующим элементом с наибольшей потребительной стоимостью и наибольшим потенциалом развития в жаропрочных магниевых сплавах, и их уникальная роль не может быть заменена другими легирующими элементами.
В последние годы исследователи в стране и за рубежом провели обширное сотрудничество, используя магниевые и редкоземельные ресурсы для систематического изучения магниевых сплавов, содержащих редкоземельные элементы. В то же время Чанчуньский институт прикладной химии Китайской академии наук стремится исследовать и разрабатывать новые редкоземельные магниевые сплавы с низкой стоимостью и высокими эксплуатационными характеристиками и достиг определенных результатов. Содействовать разработке и использованию материалов из редкоземельных магниевых сплавов.
Время публикации: 04-07-2022