Magnesiumlegeringen kenmerken zich door een laag gewicht, een hoge specifieke stijfheid, hoge demping, trillings- en geluidsreductie, weerstand tegen elektromagnetische straling, geen vervuiling tijdens verwerking en recycling, enz., en magnesiumbronnen zijn overvloedig aanwezig, wat kan worden gebruikt voor duurzame ontwikkeling. Daarom staat magnesiumlegering bekend als "licht en groen constructiemateriaal in de 21e eeuw". Dit toont aan dat de trend dat magnesiumlegeringen een belangrijkere rol zullen spelen in de vloedgolf van lichtgewicht, energiebesparing en emissiereductie in de maakindustrie in de 21e eeuw, ook aangeeft dat de industriële structuur van metalen materialen wereldwijd, inclusief China, zal veranderen. Traditionele magnesiumlegeringen hebben echter enkele zwakke punten, zoals gemakkelijke oxidatie en ontbranding, gebrekkige corrosiebestendigheid, slechte kruipweerstand bij hoge temperaturen en een lage sterkte bij hoge temperaturen.
Theorie en praktijk tonen aan dat zeldzame aarden het meest effectieve, praktische en veelbelovende legeringselement zijn om deze zwakke punten te overwinnen. Daarom is het van groot belang om gebruik te maken van China's overvloedige magnesium- en zeldzame aardbronnen, deze wetenschappelijk te ontwikkelen en te benutten, en een reeks zeldzame aardmagnesiumlegeringen met Chinese kenmerken te ontwikkelen, en zo de voordelen van deze bronnen om te zetten in technologische en economische voordelen.
Het in de praktijk brengen van het concept van wetenschappelijke ontwikkeling, het bewandelen van het pad van duurzame ontwikkeling, het beoefenen van de hulpbronnenbesparende en milieuvriendelijke nieuwe industrialisatieweg en het leveren van lichte, geavanceerde en goedkope ondersteunende materialen voor zeldzame aarde-magnesiumlegeringen voor de luchtvaart, ruimtevaart, transport, "drie C"-industrieën en alle verwerkende industrieën zijn de hotspots en de belangrijkste taken geworden van het land, de industrie en veel onderzoekers. Verwacht wordt dat zeldzame aarde-magnesiumlegeringen met geavanceerde prestaties en een lage prijs het doorbraakpunt en de ontwikkelingskracht zullen worden voor het uitbreiden van de toepassing van magnesiumlegeringen.
In 1808 fractioneerde Humphrey Davey voor het eerst kwik en magnesium uit amalgaam, en in 1852 elektrolyseerde Bunsen voor het eerst magnesium uit magnesiumchloride. Sindsdien staan magnesium en zijn legering op het historische toneel als een nieuw materiaal. Magnesium en zijn legeringen ontwikkelden zich tijdens de Tweede Wereldoorlog met sprongen vooruit. Vanwege de geringe sterkte van zuiver magnesium is het echter moeilijk te gebruiken als constructiemateriaal voor industriële toepassingen. Een van de belangrijkste methoden om de sterkte van magnesiummetaal te verbeteren is legeren, dat wil zeggen het toevoegen van andere soorten legeringselementen om de sterkte van magnesiummetaal te verbeteren door middel van vaste oplossing, precipitatie, korrelverfijning en dispersieversterking, zodat het kan voldoen aan de eisen van een bepaalde werkomgeving.
Het is het belangrijkste legeringselement van zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen en de meeste ontwikkelde hittebestendige magnesiumlegeringen bevatten zeldzame-aarde-elementen. Zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen kenmerken zich door hoge temperatuurbestendigheid en hoge sterkte. In het eerste onderzoek naar magnesiumlegeringen werd zeldzame-aarde echter vanwege de hoge prijs alleen in specifieke materialen gebruikt. Zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen worden voornamelijk gebruikt in militaire en lucht- en ruimtevaartsectoren. Met de ontwikkeling van de sociale economie worden echter hogere eisen gesteld aan de prestaties van magnesiumlegeringen, en met de daling van de kosten van zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen is het gebruik ervan sterk uitgebreid in militaire en civiele sectoren zoals lucht- en ruimtevaart, raketten, auto's, elektronische communicatie, instrumentatie, enzovoort. Over het algemeen kan de ontwikkeling van zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen worden onderverdeeld in vier fasen:
De eerste fase: In de jaren 30 werd ontdekt dat het toevoegen van zeldzame aardmetalen aan een Mg-Al-legering de prestaties van de legering bij hoge temperaturen kon verbeteren.
De tweede fase: In 1947 ontdekte Sauerwarld dat het toevoegen van Zr aan een Mg-RE-legering de korrel van de legering effectief kan verfijnen. Deze ontdekking loste het technologische probleem van zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen op en legde de basis voor het onderzoek naar en de toepassing van hittebestendige zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen.
De derde fase: In 1979 ontdekten Drits en anderen dat de toevoeging van Y een zeer gunstig effect had op magnesiumlegeringen, wat een andere belangrijke ontdekking was in de ontwikkeling van hittebestendige zeldzame-aarde-magnesiumlegeringen. Op basis hiervan werd een reeks WE-type legeringen met hittebestendigheid en hoge sterkte ontwikkeld. De treksterkte, vermoeiingssterkte en kruipweerstand van de WE54-legering zijn vergelijkbaar met die van gegoten aluminiumlegeringen bij kamertemperatuur en hoge temperaturen.
De vierde fase: Deze omvat voornamelijk de exploratie van Mg-HRE (zware zeldzame aarde)-legeringen sinds de jaren 90 om magnesiumlegeringen te verkrijgen met superieure prestaties die voldoen aan de behoeften van hightechbedrijven. Voor zware zeldzame aarde-elementen, met uitzondering van Eu en Yb, bedraagt de maximale oplosbaarheid in vaste stof in magnesium ongeveer 10% tot 28%, en kan deze zelfs 41% bereiken. Vergeleken met lichte zeldzame aarde-elementen hebben zware zeldzame aarde-elementen een hogere oplosbaarheid in vaste stof. Bovendien neemt de oplosbaarheid in vaste stof snel af met afnemende temperatuur, wat een gunstig effect heeft op de versterking van de vaste oplossing en de precipitatie.
Er is een enorme markt voor magnesiumlegeringen, vooral tegen de achtergrond van een toenemend tekort aan metaalbronnen zoals ijzer, aluminium en koper wereldwijd. De grondstof- en productvoordelen van magnesium zullen ten volle worden benut en magnesiumlegeringen zullen een snel groeiend technisch materiaal worden. Gezien de snelle ontwikkeling van magnesiummetaalmaterialen wereldwijd, is China, als belangrijke producent en exporteur van magnesiumbronnen, van groot belang om diepgaand theoretisch onderzoek en toepassingsontwikkeling van magnesiumlegeringen uit te voeren. Momenteel vormen de lage opbrengst van gangbare magnesiumlegeringen, de slechte kruipvastheid, de slechte hittebestendigheid en corrosiebestendigheid echter nog steeds knelpunten die de grootschalige toepassing van magnesiumlegeringen beperken.
Zeldzame aardmetalen hebben een unieke extranucleaire elektronische structuur. Daarom spelen zeldzame aardmetalen als belangrijk legeringselement een unieke rol in de metallurgie en materiaalkunde, zoals het zuiveren van legeringssmelten, het verfijnen van legeringsstructuren, het verbeteren van de mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid van legeringen, enz. Als legeringselementen of microlegeringselementen worden zeldzame aardmetalen veel gebruikt in staal en non-ferrometaallegeringen. In de magnesiumlegering, met name in hittebestendige magnesiumlegeringen, worden de uitstekende zuiverende en versterkende eigenschappen van zeldzame aardmetalen geleidelijk aan erkend. Zeldzame aardmetalen worden beschouwd als het legeringselement met de hoogste gebruikswaarde en het grootste ontwikkelingspotentieel in hittebestendige magnesiumlegeringen, en hun unieke rol kan niet worden vervangen door andere legeringselementen.
De afgelopen jaren hebben onderzoekers in binnen- en buitenland uitgebreid samengewerkt om magnesiumlegeringen die zeldzame aardmetalen bevatten, systematisch te bestuderen met behulp van magnesium en zeldzame aardmetalen. Tegelijkertijd zet het Changchun Instituut voor Toegepaste Chemie van de Chinese Academie van Wetenschappen zich in voor het onderzoeken en ontwikkelen van nieuwe, goedkope en hoogwaardige magnesiumlegeringen, en heeft daarmee bepaalde resultaten behaald. Het bevorderen van de ontwikkeling en het gebruik van materialen die zeldzame aardmetalen als magnesiumlegering bevatten.
Plaatsingstijd: 4 juli 2022