Магниевый сплав имеет такие характеристики, как легкий вес, высокая удельная жесткость, высокое демпфирование, снижение вибрации и шума, устойчивость к электромагнитному излучению, отсутствие загрязнения во время обработки и переработки и т. д., а также богатые ресурсы магния, которые можно использовать для устойчивого развития. Поэтому магниевый сплав известен как «легкий и экологически чистый конструкционный материал 21 века». Тенденция к тому, что магниевые сплавы будут 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 горение, отсутствие коррозионной стойкости, плохое сопротивление ползучести при высоких температурах и низкая прочность при высоких температурах.
Теория и практика показывают, что редкоземельные элементы являются наиболее эффективным, практичным и многообещающим легирующим элементом для преодоления этих недостатков. Поэтому очень важно использовать богатые ресурсы Китая по магнию и редкоземельным элементам, развивать и использовать их с научной точки зрения, а также разработать серию редкоземельных магниевых сплавов с китайскими характеристиками и превратить преимущества ресурсов в технологические преимущества и экономические преимущества.
Практикуя концепцию научного развития, идя по пути устойчивого развития, практикуя ресурсосберегающий и экологически чистый новый путь индустриализации и обеспечивая легкие, современные и недорогие вспомогательные материалы из редкоземельных магниевых сплавов для авиации, аэрокосмической промышленности и транспорта, «Три Отрасли C» и все обрабатывающие отрасли 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 силой развития для расширения применения магниевый сплав.
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 сплав 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 улучшения прочности металлического магния посредством твердого раствора, осаждения, измельчения зерна и дисперсионного упрочнения, чтобы он мог соответствовать требованиям. конкретной рабочей среды.
Он является основным легирующим элементом редкоземельных магниевых сплавов, а большинство разработанных жаропрочных магниевых сплавов содержат редкоземельные элементы. Редкоземельный магниевый сплав обладает характеристиками высокой термостойкости и высокой прочности. Однако при первоначальных исследованиях магниевого сплава редкоземельные элементы использовались только в определенных материалах из-за их высокой цены. Редкоземельный магниевый сплав в основном используется в военной и аэрокосмической областях. Однако с развитием социальной экономики к характеристикам магниевого сплава выдвигаются более высокие требования, а с уменьшением стоимости редкоземельных магниевых сплавов значительно возрастает популярность редкоземельных магниевых сплавов. расширилась в военной и гражданской областях, таких как аэрокосмическая, ракетная, автомобильная, электронная связь, приборостроение и так далее. Вообще говоря, 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 характеристики сплава при высоких температурах.
Второй этап: В 1947 году Зауэрварльд обнаружил, что добавление Zr в сплав Mg-RE может эффективно измельчить зерно сплава. Это открытие решило технологическую проблему редкоземельного магниевого сплава и действительно заложило основу для исследования и применения жаростойкого редкоземельного магниевого сплава.
Третий этап: В 1979 году Дритс и другие обнаружили, что добавление Y очень благотворно влияет на магниевый сплав, что стало еще одним важным открытием в разработке жаростойкого редкоземельного магниевого сплава. На этой основе была разработана серия сплавов типа ВЭ, обладающих жаростойкостью и высокой прочностью. Среди них предел прочности, усталостная прочность и сопротивление ползучести сплава WE54 сопоставимы с показателями литого алюминиевого сплава при комнатной температуре и высокой температуре.
Четвертый этап: в основном это относится к разведке 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 магнии в твердом состоянии 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 снижается с понижением температуры, что оказывает хорошее влияние на упрочнение твердого раствора и осаждение.
Существует огромный рынок применения магниевых сплавов, особенно на фоне растущей нехватки металлических ресурсов, таких как железо, алюминий и медь, в мире, ресурсные преимущества и преимущества продукта магния будут полностью реализованы, и магниевый сплав станет быстро растущий инженерный материал. Столкнувшись с быстрым развитием металлических магниевых материалов в мире, Китай, как крупный производитель и экспортер ресурсов магния, особенно важен для проведения углубленных теоретических исследований и разработки приложений магниевого сплава. Однако в настоящее время низкий выход обычных продуктов из магниевых сплавов, плохое сопротивление ползучести, плохая термостойкость и коррозионная стойкость по-прежнему являются узкими местами, ограничивающими крупномасштабное применение магниевых сплавов.
Редкоземельные элементы имеют уникальную внеядерную электронную структуру. Таким образом, как важный легирующий элемент, редкоземельные элементы играют уникальную роль в металлургии и областях материалов, таких как очистка расплава сплава, улучшение структуры сплава, улучшение механических свойств сплава и коррозионной стойкости и т. д. В качестве легирующих элементов или микролегирующих элементов редкоземельные элементы широко используются в стали и сплавах цветных металлов. В области магниевых сплавов, особенно в области жаропрочных магниевых сплавов, люди постепенно признают выдающиеся очищающие и упрочняющие свойства редкоземельных элементов. Редкоземельные элементы считаются легирующим элементом с наибольшей потребительной ценностью 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 осуществляли широкое сотрудничество, используя ресурсы магния и редкоземельных элементов 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 характеристиками и добился определенных результатов. Содействие разработке и использованию материалов из редкоземельных магниевых сплавов. .
Время публикации: 04 июля 2022 г.