المواد الأرضية النادرة سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة

تتميز سبائك المغنيسيوم بخصائص الوزن الخفيف، والصلابة النوعية العالية، والتخميد العالي، وتقليل الاهتزاز والضوضاء، ومقاومة الإشعاع الكهرومغناطيسي، وعدم التلوث أثناء المعالجة وإعادة التدوير، وما إلى ذلك، وموارد المغنيسيوم وفيرة، والتي يمكن استخدامها للتنمية المستدامة. ولذلك، تُعرف سبائك المغنيسيوم باسم "المواد الهيكلية الخفيفة والخضراء في القرن الحادي والعشرين". ويكشف أنه في ظل موجة الوزن الخفيف وتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات في الصناعة التحويلية في القرن الحادي والعشرين، فإن الاتجاه الذي ستلعب فيه سبائك المغنيسيوم دورًا أكثر أهمية يشير أيضًا إلى أن الهيكل الصناعي للمواد المعدنية العالمية بما في ذلك الصين سوف يتغير. ومع ذلك، فإن سبائك المغنيسيوم التقليدية لديها بعض نقاط الضعف، مثل الأكسدة والاحتراق السهلة، وعدم وجود مقاومة للتآكل، وضعف مقاومة الزحف في درجات الحرارة العالية وانخفاض القوة في درجات الحرارة العالية.

تظهر النظرية والتطبيق أن الأتربة النادرة هي عنصر صناعة السبائك الأكثر فعالية وعملية وواعدة للتغلب على نقاط الضعف هذه. لذلك، من الأهمية بمكان الاستفادة من الموارد الوفيرة من المغنيسيوم والأتربة النادرة في الصين، وتطويرها واستخدامها علميا، وتطوير سلسلة من سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة ذات الخصائص الصينية، وتحويل مزايا الموارد إلى مزايا تكنولوجية ومزايا اقتصادية.

ممارسة مفهوم التطوير العلمي، واتخاذ طريق التنمية المستدامة، وممارسة طريق التصنيع الجديد الموفر للموارد والصديق للبيئة، وتوفير مواد دعم خفيفة ومتقدمة ومنخفضة التكلفة من سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة للطيران والفضاء والنقل، "ثلاثة أصبحت الصناعات "C" وجميع الصناعات التحويلية النقاط الساخنة والمهام الرئيسية للبلاد والصناعة والعديد من الباحثين. ومن المتوقع أن تصبح سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة ذات الأداء المتقدم والسعر المنخفض نقطة الاختراق وقوة التطوير لتوسيع تطبيق سبائك المغنيسيوم.

في عام 1808، قام همفري ديفي بتجزئة الزئبق والمغنيسيوم من الملغم لأول مرة، وفي عام 1852 قام بنسن بتحليل المغنيسيوم كهربائيًا من كلوريد المغنيسيوم لأول مرة. منذ ذلك الحين، ظهر المغنيسيوم وسبائكه على المسرح التاريخي كمادة جديدة. تم تطوير المغنيسيوم وسبائكه بسرعة فائقة خلال الحرب العالمية الثانية. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض قوة المغنيسيوم النقي، فمن الصعب استخدامه كمادة هيكلية للتطبيقات الصناعية. إحدى الطرق الرئيسية لتحسين قوة معدن المغنيسيوم هي صناعة السبائك، أي إضافة أنواع أخرى من عناصر صناعة السبائك لتحسين قوة معدن المغنيسيوم من خلال المحاليل الصلبة والترسيب وصقل الحبوب وتقوية التشتت، بحيث يمكنها تلبية المتطلبات. لبيئة عمل معينة.

وهو العنصر الرئيسي في صناعة السبائك لسبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة، ومعظم سبائك المغنيسيوم المقاومة للحرارة المطورة تحتوي على عناصر أرضية نادرة. تتميز سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية والقوة العالية. ومع ذلك، في الأبحاث الأولية لسبائك المغنيسيوم، يتم استخدام الأتربة النادرة فقط في مواد محددة بسبب سعرها المرتفع. تستخدم سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة بشكل رئيسي في المجالات العسكرية والفضائية. ومع ذلك، مع تطور الاقتصاد الاجتماعي، تم طرح متطلبات أعلى لأداء سبائك المغنيسيوم، ومع تقليل تكلفة الأرض النادرة، تم استخدام سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة بشكل كبير توسعت في المجالات العسكرية والمدنية مثل الطيران والصواريخ والسيارات والاتصالات الإلكترونية والأجهزة وما إلى ذلك. بشكل عام، يمكن تقسيم تطوير سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة إلى أربع مراحل:

المرحلة الأولى: في ثلاثينيات القرن العشرين، وجد أن إضافة عناصر أرضية نادرة إلى سبيكة Mg-Al يمكن أن يحسن أداء السبيكة في درجات الحرارة العالية.

المرحلة الثانية: في عام 1947، اكتشف ساويرفارلد أن إضافة الزركونيوم إلى سبيكة Mg-RE يمكن أن يحسن حبيبات السبائك بشكل فعال. أدى هذا الاكتشاف إلى حل المشكلة التكنولوجية لسبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة، ووضع الأساس للبحث وتطبيق سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة المقاومة للحرارة.

المرحلة الثالثة: في عام 1979، وجد دريتس وآخرون أن إضافة Y كان لها تأثير مفيد للغاية على سبائك المغنيسيوم، وهو اكتشاف مهم آخر في تطوير سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة المقاومة للحرارة. على هذا الأساس، تم تطوير سلسلة من السبائك من نوع WE ذات المقاومة للحرارة والقوة العالية. من بينها، قوة الشد، قوة التعب ومقاومة الزحف لسبائك WE54 قابلة للمقارنة مع سبائك الألومنيوم المصبوبة في درجة حرارة الغرفة ودرجة الحرارة العالية.

المرحلة الرابعة: تشير بشكل أساسي إلى استكشاف سبائك Mg-HRE (الأرض النادرة الثقيلة) منذ التسعينيات من أجل الحصول على سبائك المغنيسيوم ذات الأداء المتفوق وتلبية احتياجات مجالات التكنولوجيا المتقدمة. بالنسبة للعناصر الأرضية النادرة الثقيلة، باستثناء Eu وYb، يبلغ الحد الأقصى للذوبان الصلب في المغنيسيوم حوالي 10%~28%، ويمكن أن يصل الحد الأقصى إلى 41%. بالمقارنة مع العناصر الأرضية النادرة الخفيفة، فإن العناصر الأرضية النادرة الثقيلة لديها قابلية ذوبان صلبة أعلى. علاوة على ذلك، تتناقص قابلية ذوبان المواد الصلبة بسرعة مع انخفاض درجة الحرارة، مما له تأثيرات جيدة لتعزيز المحلول الصلب وتقوية هطول الأمطار.

هناك سوق تطبيقات ضخم لسبائك المغنيسيوم، خاصة في ظل خلفية النقص المتزايد في الموارد المعدنية مثل الحديد والألومنيوم والنحاس في العالم، سيتم استغلال مزايا الموارد ومزايا المنتج للمغنيسيوم بالكامل، وسوف تصبح سبائك المغنيسيوم المواد الهندسية سريعة الارتفاع. في مواجهة التطور السريع للمواد المعدنية المغنيسيوم في العالم، الصين، باعتبارها منتج ومصدر رئيسي لموارد المغنيسيوم، من المهم بشكل خاص إجراء بحث نظري متعمق وتطوير التطبيقات لسبائك المغنيسيوم. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، لا تزال الإنتاجية المنخفضة لمنتجات سبائك المغنيسيوم الشائعة، وضعف مقاومة الزحف، وضعف مقاومة الحرارة ومقاومة التآكل هي الاختناقات التي تقيد التطبيق على نطاق واسع لسبائك المغنيسيوم.

العناصر الأرضية النادرة لها بنية إلكترونية خارج نووية فريدة من نوعها. لذلك، باعتبارها عنصرًا مهمًا في صناعة السبائك، تلعب العناصر الأرضية النادرة دورًا فريدًا في مجالات المعادن والمواد، مثل تنقية ذوبان السبائك، وصقل هيكل السبائك، وتحسين الخواص الميكانيكية للسبائك ومقاومة التآكل، وما إلى ذلك. كعناصر صناعة السبائك أو عناصر السبائك الدقيقة، الأتربة النادرة وقد استخدمت على نطاق واسع في سبائك الصلب والمعادن غير الحديدية. في مجال سبائك المغنيسيوم، وخاصة في مجال سبائك المغنيسيوم المقاومة للحرارة، يتعرف الناس تدريجيًا على خصائص التنقية والتعزيز المتميزة للأتربة النادرة. تعتبر الأتربة النادرة عنصر صناعة السبائك ذو القيمة الأكثر استخدامًا والأكثر إمكانات التطوير في سبائك المغنيسيوم المقاومة للحرارة، ولا يمكن استبدال دورها الفريد بعناصر صناعة السبائك الأخرى.

في السنوات الأخيرة، أجرى الباحثون في الداخل والخارج تعاونًا واسع النطاق، باستخدام موارد المغنيسيوم والأتربة النادرة لإجراء دراسة منهجية لسبائك المغنيسيوم التي تحتوي على أتربة نادرة. وفي الوقت نفسه، يلتزم معهد تشانغتشون للكيمياء التطبيقية، التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، باستكشاف وتطوير سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة الجديدة بتكلفة منخفضة وأداء عالٍ، وقد حقق نتائج معينة. تعزيز تطوير واستخدام مواد سبائك المغنيسيوم الأرضية النادرة .