วัสดุธาตุหายาก โลหะผสมแมกนีเซียม

โลหะผสมแมกนีเซียมมีลักษณะของน้ำหนักเบา ความแข็งจำเพาะสูง ลดการสั่นสะเทือนและลดเสียงรบกวน ความต้านทานรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่มีมลพิษระหว่างการประมวลผลและการรีไซเคิล ฯลฯ และมีทรัพยากรแมกนีเซียมมากมาย ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน ดังนั้น แมกนีเซียมอัลลอยด์จึงถูกเรียกว่า "วัสดุโครงสร้างสีเขียวอ่อนในศตวรรษที่ 21" เผยให้เห็นว่าในยุคที่น้ำหนักเบา การประหยัดพลังงาน และการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมการผลิตในศตวรรษที่ 21 แนวโน้มที่แมกนีเซียมอัลลอยด์จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้น ยังบ่งชี้ว่าโครงสร้างทางอุตสาหกรรมของวัสดุโลหะทั่วโลกรวมถึงจีนจะเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม โลหะผสมแมกนีเซียมแบบดั้งเดิมมีจุดอ่อนอยู่บางประการ เช่น ออกซิเดชันและการเผาไหม้ได้ง่าย ไม่มีความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการคืบที่อุณหภูมิสูงต่ำ และความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงต่ำ

ทฤษฎีและการปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าธาตุหายากเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่มีประสิทธิภาพ ใช้งานได้จริง และมีแนวโน้มมากที่สุดในการเอาชนะจุดอ่อนเหล่านี้ ดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะใช้ประโยชน์จากแมกนีเซียมที่มีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์ของจีนและทรัพยากรธาตุหายาก พัฒนาและใช้ประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ และพัฒนาชุดโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากที่มีลักษณะเฉพาะของจีน และเปลี่ยนความได้เปรียบด้านทรัพยากรให้เป็นข้อได้เปรียบทางเทคโนโลยีและความได้เปรียบทางเศรษฐกิจ

ฝึกฝนแนวคิดการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ ก้าวไปสู่การพัฒนาที่ยั่งยืน ฝึกฝนถนนอุตสาหกรรมใหม่ที่ช่วยประหยัดทรัพยากรและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และจัดหาโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากที่เบา ขั้นสูงและต้นทุนต่ำที่สนับสนุนวัสดุสำหรับการบิน การบินและอวกาศ การขนส่ง "สาม อุตสาหกรรม C" และอุตสาหกรรมการผลิตทั้งหมดได้กลายเป็นจุดร้อนและงานสำคัญของประเทศ อุตสาหกรรม และนักวิจัยจำนวนมาก แมกนีเซียมอัลลอยด์ที่หายากซึ่งมีสมรรถนะขั้นสูงและราคาต่ำ คาดว่าจะกลายเป็นจุดก้าวหน้าและพลังการพัฒนาสำหรับการขยายการประยุกต์ใช้ โลหะผสมแมกนีเซียม

ในปี ค.ศ. 1808 ฮัมฟรีย์ เดวีย์ได้แยกสารปรอทและแมกนีเซียมจากอะมัลกัมเป็นครั้งแรก และในปี ค.ศ. 1852 Bunsen ได้แยกแมกนีเซียมด้วยไฟฟ้าจากแมกนีเซียมคลอไรด์เป็นครั้งแรก ตั้งแต่นั้นมา แมกนีเซียมและโลหะผสมของแมกนีเซียมก็กลายเป็นวัสดุใหม่ในประวัติศาสตร์ แมกนีเซียมและโลหะผสมของมันได้รับการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแมกนีเซียมบริสุทธิ์มีความแข็งแรงต่ำ จึงเป็นเรื่องยากที่จะนำมาใช้เป็นวัสดุโครงสร้างสำหรับงานอุตสาหกรรม หนึ่งในวิธีการหลักในการปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะแมกนีเซียมคือการผสม นั่นคือการเพิ่มองค์ประกอบการผสมชนิดอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะแมกนีเซียมผ่านสารละลายของแข็ง การตกตะกอน การปรับแต่งเกรนและการเสริมการกระจายตัว เพื่อให้สามารถตอบสนองความต้องการได้ ของสภาพแวดล้อมการทำงานที่กำหนด

เป็นองค์ประกอบการผสมหลักของโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายาก และโลหะผสมแมกนีเซียมทนความร้อนที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่มีธาตุธาตุหายาก โลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากมีลักษณะทนต่ออุณหภูมิสูงและมีความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตาม ในการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับแมกนีเซียมอัลลอยด์นั้น แรร์เอิร์ธถูกใช้ในวัสดุเฉพาะเท่านั้นเนื่องจากมีราคาสูง แมกนีเซียมอัลลอยด์ที่หายากส่วนใหญ่จะใช้ในด้านการทหารและการบินและอวกาศ อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาของเศรษฐกิจสังคม จึงมีการนำข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพของโลหะผสมแมกนีเซียม และด้วยการลดต้นทุนของธาตุหายาก โลหะผสมแมกนีเซียมของธาตุหายากได้รับอย่างมาก ขยายออกไปในด้านการทหารและพลเรือน เช่น การบินและอวกาศ ขีปนาวุธ รถยนต์ การสื่อสารทางอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องมือวัด และอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว การพัฒนาโลหะผสมแมกนีเซียมของธาตุหายากสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน:

ขั้นแรก: ในช่วงทศวรรษที่ 1930 พบว่าการเพิ่มธาตุหายากลงในโลหะผสม Mg-Al สามารถปรับปรุงสมรรถนะที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมได้

ขั้นตอนที่สอง: ในปี 1947 Sauerwarld ค้นพบว่าการเติม Zr ลงในโลหะผสม Mg-RE สามารถทำให้เม็ดโลหะผสมละเอียดได้อย่างมีประสิทธิภาพ การค้นพบนี้ช่วยแก้ปัญหาทางเทคโนโลยีของโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายาก และวางรากฐานสำหรับการวิจัยและการประยุกต์ใช้โลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากที่ทนความร้อน

ขั้นตอนที่สาม: ในปี 1979 Drits และคนอื่นๆ พบว่าการเพิ่ม Y มีผลดีอย่างมากต่อแมกนีเซียมอัลลอยด์ ซึ่งเป็นการค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งในการพัฒนาโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากที่ทนความร้อน บนพื้นฐานนี้ ได้มีการพัฒนาชุดโลหะผสมประเภท WE ที่มีการทนความร้อนและมีความแข็งแรงสูง ในหมู่พวกเขาความต้านทานแรงดึงความแข็งแรงเมื่อยล้าและความต้านทานการคืบของโลหะผสม WE54 นั้นเทียบได้กับโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง

ขั้นตอนที่สี่: ส่วนใหญ่หมายถึงการสำรวจโลหะผสม Mg-HRE (โลหะหายากหนัก) ตั้งแต่ปี 1990 เพื่อให้ได้โลหะผสมแมกนีเซียมที่มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและตอบสนองความต้องการของสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง สำหรับธาตุหายากหนัก ยกเว้น Eu และ Yb ความสามารถในการละลายของแข็งสูงสุดในแมกนีเซียมคือประมาณ 10%~28% และสูงสุดสามารถเข้าถึง 41% เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุหายากชนิดเบา องค์ประกอบของธาตุหายากชนิดหนักมีความสามารถในการละลายของแข็งได้สูงกว่า นอกจากนี้ ความสามารถในการละลายของของแข็งจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิลดลง ซึ่งมีผลดีต่อการเสริมสร้างสารละลายของแข็งและการเสริมการตกตะกอน

มีตลาดแอปพลิเคชันขนาดใหญ่สำหรับโลหะผสมแมกนีเซียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้พื้นหลังของการขาดแคลนทรัพยากรโลหะเช่นเหล็ก อลูมิเนียม และทองแดงที่เพิ่มขึ้นในโลก ข้อได้เปรียบด้านทรัพยากรและข้อได้เปรียบของผลิตภัณฑ์ของแมกนีเซียมจะถูกใช้อย่างเต็มที่ และโลหะผสมแมกนีเซียมจะกลายเป็น วัสดุวิศวกรรมที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เมื่อเผชิญกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวัสดุโลหะแมกนีเซียมในโลก จีนในฐานะผู้ผลิตและส่งออกทรัพยากรแมกนีเซียมรายใหญ่ การวิจัยทางทฤษฎีเชิงลึกและการพัฒนาการประยุกต์ใช้โลหะผสมแมกนีเซียมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ผลผลิตต่ำของผลิตภัณฑ์โลหะผสมแมกนีเซียมทั่วไป ความต้านทานการคืบต่ำ ความต้านทานความร้อนต่ำ และความต้านทานการกัดกร่อน ยังคงเป็นปัญหาคอขวดที่จำกัดการใช้โลหะผสมแมกนีเซียมขนาดใหญ่

ธาตุหายากมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์นอกนิวเคลียร์ที่เป็นเอกลักษณ์ ดังนั้นในฐานะที่เป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญ ธาตุหายากจึงมีบทบาทพิเศษในด้านโลหะวิทยาและวัสดุ เช่น การทำให้โลหะผสมหลอมบริสุทธิ์ การกลั่นโครงสร้างโลหะผสม การปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมและความต้านทานการกัดกร่อน เป็นต้น ในฐานะองค์ประกอบโลหะผสมหรือองค์ประกอบโลหะผสมขนาดเล็ก ธาตุหายาก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเหล็กและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก ในด้านแมกนีเซียมอัลลอยด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแมกนีเซียมอัลลอยด์ทนความร้อน ผู้คนจะค่อยๆ ยอมรับคุณสมบัติการทำให้บริสุทธิ์และเสริมความแข็งแกร่งที่โดดเด่นของธาตุหายาก ธาตุหายากถือเป็นธาตุผสมที่มีมูลค่าการใช้งานมากที่สุดและมีศักยภาพในการพัฒนามากที่สุดในแมกนีเซียมอัลลอยด์ทนความร้อน และบทบาทเฉพาะของมันไม่สามารถแทนที่ด้วยธาตุโลหะผสมอื่น ๆ ได้

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิจัยทั้งในและต่างประเทศได้ดำเนินความร่วมมืออย่างกว้างขวาง โดยใช้แมกนีเซียมและทรัพยากรแร่หายากเพื่อศึกษาโลหะผสมแมกนีเซียมที่มีธาตุหายากอย่างเป็นระบบ ในเวลาเดียวกันสถาบันเคมีประยุกต์ฉางชุน Chinese Academy of Sciences มุ่งมั่นที่จะสำรวจและพัฒนาโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายากใหม่ที่มีต้นทุนต่ำและประสิทธิภาพสูง และได้บรรลุผลลัพธ์บางอย่าง ส่งเสริมการพัฒนาและการใช้ประโยชน์จากวัสดุโลหะผสมแมกนีเซียมธาตุหายาก .