Magnesiumlegering har egenskaper som lett vekt, høy spesifikk stivhet, høy demping, vibrasjons- og støyreduksjon, motstand mot elektromagnetisk stråling, ingen forurensning under prosessering og resirkulering, osv., og magnesiumressurser er rikelig, og kan brukes til bærekraftig utvikling. Derfor er magnesiumlegering kjent som et «lett og grønt strukturmateriale i det 21. århundre». Det viser at i utviklingen av lett vekt, energisparing og utslippsreduksjon i produksjonsindustrien i det 21. århundre, indikerer trenden med at magnesiumlegering vil spille en viktigere rolle også at den industrielle strukturen til globale metallmaterialer, inkludert Kina, vil endre seg. Tradisjonelle magnesiumlegeringer har imidlertid noen svakheter, som enkel oksidasjon og forbrenning, ingen korrosjonsbestandighet, dårlig krypebestandighet ved høy temperatur og lav høytemperaturstyrke.
Teori og praksis viser at sjeldne jordarter er det mest effektive, praktiske og lovende legeringselementet for å overvinne disse svakhetene. Derfor er det av stor betydning å utnytte Kinas rikelige magnesium- og sjeldne jordartsressurser, utvikle og utnytte dem vitenskapelig, og utvikle en serie magnesiumlegeringer av sjeldne jordarter med kinesiske egenskaper, og gjøre ressursfordeler om til teknologiske fordeler og økonomiske fordeler.
Å praktisere det vitenskapelige utviklingskonseptet, ta veien for bærekraftig utvikling, praktisere den ressursbesparende og miljøvennlige nye industrialiseringsveien, og tilby lette, avanserte og rimelige støttematerialer av sjeldne jordartsmetaller i magnesiumlegeringer til luftfart, romfart, transport, «tre-K»-industrier og all produksjonsindustri har blitt hotspots og nøkkeloppgaver for landet, industrien og mange forskere. Sjeldne jordartsmetaller i magnesiumlegering med avansert ytelse og lav pris forventes å bli gjennombruddspunktet og utviklingskraften for å utvide bruken av magnesiumlegering.
I 1808 fraksjonerte Humphrey Davey kvikksølv og magnesium fra amalgam for første gang, og i 1852 elektrolyserte Bunsen magnesium fra magnesiumklorid for første gang. Siden den gang har magnesium og dets legering vært på den historiske scenen som et nytt materiale. Magnesium og dets legeringer utviklet seg med stormskritt under andre verdenskrig. På grunn av den lave styrken til rent magnesium er det imidlertid vanskelig å bruke det som et strukturelt materiale for industriell anvendelse. En av de viktigste metodene for å forbedre styrken til magnesiummetall er legering, det vil si å tilsette andre typer legeringselementer for å forbedre styrken til magnesiummetall gjennom fast løsning, utfelling, kornforfining og dispersjonsforsterkning, slik at det kan oppfylle kravene i et gitt arbeidsmiljø.
Det er hovedlegeringselementet i sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer, og de fleste av de utviklede varmebestandige magnesiumlegeringene inneholder sjeldne jordartselementer. Sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer har egenskaper som høy temperaturbestandighet og høy styrke. I den innledende forskningen på magnesiumlegeringer brukes imidlertid sjeldne jordartselementer bare i spesifikke materialer på grunn av den høye prisen. Sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer brukes hovedsakelig innen militære og luftfartsfelt. Med utviklingen av sosialøkonomien stilles det imidlertid høyere krav til ytelsen til magnesiumlegeringer, og med reduksjonen i kostnadene for sjeldne jordartselementer har sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer blitt kraftig utvidet innen militære og sivile felt som luftfart, missiler, biler, elektronisk kommunikasjon, instrumentering og så videre. Generelt sett kan utviklingen av sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer deles inn i fire stadier:
Det første stadiet: På 1930-tallet ble det funnet at tilsetning av sjeldne jordartsmetaller til Mg-Al-legering kunne forbedre legeringens ytelse ved høye temperaturer.
Den andre fasen: I 1947 oppdaget Sauerwarld at det å tilsette Zr til Mg-RE-legering effektivt kunne forfine legeringskornene. Denne oppdagelsen løste det teknologiske problemet med sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer, og la virkelig grunnlaget for forskning og anvendelse av varmebestandige sjeldne jordartsmagnesiumlegeringer.
Den tredje fasen: I 1979 fant Drits og andre ut at tilsetning av Y hadde en svært gunstig effekt på magnesiumlegering, noe som var en annen viktig oppdagelse i utviklingen av varmebestandig magnesiumlegering av sjeldne jordartsmetaller. På dette grunnlaget ble det utviklet en serie WE-type legeringer med varmebestandighet og høy styrke. Blant disse er strekkfastheten, utmattingsstyrken og krypemotstanden til WE54-legeringen sammenlignbar med støpt aluminiumlegering ved romtemperatur og høy temperatur.
Fjerde trinn: Dette refererer hovedsakelig til utforskningen av Mg-HRE (tung sjeldne jordartsmetaller)-legeringer siden 1990-tallet for å oppnå magnesiumlegeringer med overlegen ytelse og møte behovene til høyteknologiske felt. For tunge sjeldne jordartsmetaller, med unntak av Eu og Yb, er den maksimale løseligheten i faste stoffer i magnesium omtrent 10 % til 28 %, og maksimumet kan nå 41 %. Sammenlignet med lette sjeldne jordartsmetaller har tunge sjeldne jordartsmetaller høyere løselighet i faste stoffer. Dessuten avtar løseligheten i faste stoffer raskt med synkende temperatur, noe som har gode effekter på styrking av fast løsning og styrking av utfelling.
Det finnes et enormt marked for magnesiumlegering, spesielt med tanke på den økende mangelen på metallressurser som jern, aluminium og kobber i verden. Ressursfordelene og produktfordelene til magnesium vil bli fullt utnyttet, og magnesiumlegering vil bli et raskt voksende teknisk materiale. Stilt overfor den raske utviklingen av magnesiummetallmaterialer i verden, er Kina, som en stor produsent og eksportør av magnesiumressurser, spesielt viktig å gjennomføre grundig teoretisk forskning og anvendelsesutvikling av magnesiumlegering. Imidlertid er for tiden det lave utbyttet av vanlige magnesiumlegeringsprodukter, dårlig krypemotstand, dårlig varmemotstand og korrosjonsmotstand fortsatt flaskehalser som begrenser storskala bruk av magnesiumlegering.
Sjeldne jordartsmetaller har en unik ekstranukleær elektronisk struktur. Som viktige legeringselementer spiller sjeldne jordartsmetaller derfor en unik rolle innen metallurgi og materialer, som å rense smeltelegeringer, raffinere legeringsstrukturen, forbedre mekaniske egenskaper og korrosjonsbestandighet i legeringer, osv. Som legeringselementer eller mikrolegeringselementer har sjeldne jordartsmetaller blitt mye brukt i stål og ikke-jernholdige metalllegeringer. Innen magnesiumlegering, spesielt varmebestandig magnesiumlegering, blir de enestående rense- og forsterkende egenskapene til sjeldne jordartsmetaller gradvis anerkjent av folk. Sjeldne jordartsmetaller regnes som legeringselementet med størst bruksverdi og størst utviklingspotensial i varmebestandig magnesiumlegering, og dets unike rolle kan ikke erstattes av andre legeringselementer.
I de senere år har forskere i inn- og utland gjennomført et omfattende samarbeid, der de bruker magnesium- og sjeldne jordartsressurser for systematisk å studere magnesiumlegeringer som inneholder sjeldne jordarter. Samtidig er Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, forpliktet til å utforske og utvikle nye magnesiumlegeringer med sjeldne jordarter med lav kostnad og høy ytelse, og har oppnådd visse resultater. Fremme utvikling og bruk av magnesiumlegeringsmaterialer med sjeldne jordarter.
Publisert: 04.07.2022