Hợp kim magiê có các đặc tính trọng lượng nhẹ, độ cứng riêng cao, giảm xóc cao, giảm độ rung và tiếng ồn, chống bức xạ điện từ, không gây ô nhiễm trong quá trình xử lý và tái chế, v.v., và nguồn magie rất dồi dào, có thể được sử dụng để phát triển bền vững. Vì vậy, hợp kim magiê được mệnh danh là "vật liệu kết cấu xanh và nhẹ trong thế kỷ 21". Nó tiết lộ rằng trong làn sóng trọng lượng nhẹ, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải trong ngành sản xuất ở thế kỷ 21, Xu hướng hợp kim magiê sẽ đóng vai trò quan trọng hơn cũng cho thấy cơ cấu công nghiệp của vật liệu kim loại toàn cầu bao gồm cả Trung Quốc sẽ thay đổi. Tuy nhiên, hợp kim magiê truyền thống có một số điểm yếu, chẳng hạn như dễ bị oxy hóa và cháy, không có khả năng chống ăn mòn, khả năng chống rão ở nhiệt độ cao kém và độ bền nhiệt độ cao thấp.
Lý thuyết và thực tiễn cho thấy đất hiếm là nguyên tố hợp kim hiệu quả, thiết thực và hứa hẹn nhất để khắc phục những điểm yếu này. Vì vậy, việc tận dụng nguồn tài nguyên magie và đất hiếm dồi dào của Trung Quốc, phát triển và sử dụng chúng một cách khoa học, đồng thời phát triển một loạt hợp kim magie đất hiếm đặc trưng của Trung Quốc, biến lợi thế tài nguyên thành lợi thế công nghệ và lợi thế kinh tế là rất quan trọng.
Thực hành khái niệm phát triển khoa học, đi theo con đường phát triển bền vững, thực hiện con đường công nghiệp hóa mới tiết kiệm tài nguyên và thân thiện với môi trường, đồng thời cung cấp vật liệu hỗ trợ hợp kim magiê đất hiếm nhẹ, tiên tiến và chi phí thấp cho hàng không, vũ trụ, vận tải, "Ba Các ngành công nghiệp C" và tất cả các ngành sản xuất đã trở thành điểm nóng và nhiệm vụ trọng tâm của đất nước, ngành công nghiệp và nhiều nhà nghiên cứu. Hợp kim magiê đất hiếm với hiệu suất cao và giá thấp được kỳ vọng sẽ trở thành điểm đột phá và sức mạnh phát triển để mở rộng ứng dụng hợp kim magie.
Năm 1808, Humphrey Davey đã phân tách thủy ngân và magie từ hỗn hống lần đầu tiên, và vào năm 1852 Bunsen điện phân magie từ magie clorua lần đầu tiên. Kể từ đó, magiê và hợp kim của nó đã trở thành vật liệu mới trong lịch sử. Magiê và các hợp kim của nó được phát triển nhảy vọt trong Thế chiến thứ hai. Tuy nhiên, do magie nguyên chất có độ bền thấp nên khó sử dụng làm vật liệu kết cấu cho ứng dụng công nghiệp. Một trong những phương pháp chính để cải thiện độ bền của kim loại magiê là hợp kim hóa, nghĩa là thêm các loại nguyên tố hợp kim khác để cải thiện độ bền của kim loại magiê thông qua dung dịch rắn, kết tủa, sàng lọc hạt và tăng cường phân tán, để có thể đáp ứng các yêu cầu của một môi trường làm việc nhất định.
Nó là nguyên tố hợp kim chính của hợp kim magiê đất hiếm và hầu hết các hợp kim magiê chịu nhiệt được phát triển đều chứa các nguyên tố đất hiếm. Hợp kim magiê đất hiếm có đặc tính chịu nhiệt độ cao và độ bền cao. Tuy nhiên, trong nghiên cứu ban đầu về hợp kim magie, đất hiếm chỉ được sử dụng trong các vật liệu cụ thể vì giá thành cao. Hợp kim magiê đất hiếm chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự và hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, với sự phát triển của nền kinh tế xã hội, các yêu cầu cao hơn được đặt ra đối với hiệu suất của hợp kim magiê và với việc giảm chi phí đất hiếm, hợp kim magiê đất hiếm đã được cải thiện đáng kể. mở rộng trong các lĩnh vực quân sự và dân sự như hàng không vũ trụ, tên lửa, ô tô, thông tin liên lạc điện tử, thiết bị đo đạc, v.v. Nói chung, sự phát triển của hợp kim magiê đất hiếm có thể được chia thành bốn giai đoạn:
Giai đoạn đầu tiên: Vào những năm 1930, người ta nhận thấy rằng việc thêm các nguyên tố đất hiếm vào hợp kim Mg-Al có thể cải thiện hiệu suất nhiệt độ cao của hợp kim.
Giai đoạn thứ hai: Năm 1947, Sauerwarld phát hiện ra rằng việc thêm Zr vào hợp kim Mg-RE có thể tinh chế hạt hợp kim một cách hiệu quả. Phát hiện này đã giải quyết được vấn đề công nghệ của hợp kim magie đất hiếm và thực sự đặt nền móng cho việc nghiên cứu và ứng dụng hợp kim magie đất hiếm chịu nhiệt.
Giai đoạn thứ ba: Năm 1979, Drits và những người khác phát hiện ra rằng việc thêm Y có tác dụng rất có lợi đối với hợp kim magiê, đây là một khám phá quan trọng khác trong việc phát triển hợp kim magiê đất hiếm chịu nhiệt. Trên cơ sở đó, một loạt hợp kim loại WE có khả năng chịu nhiệt và độ bền cao đã được phát triển. Trong số đó, độ bền kéo, độ bền mỏi và khả năng chống rão của hợp kim WE54 tương đương với hợp kim nhôm đúc ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao.
Giai đoạn thứ tư: Chủ yếu đề cập đến việc thăm dò hợp kim Mg-HRE (đất hiếm nặng) từ những năm 1990 để thu được hợp kim magiê có hiệu suất vượt trội và đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực công nghệ cao. Đối với các nguyên tố đất hiếm nặng, ngoại trừ Eu và Yb, độ hòa tan rắn tối đa trong magie là khoảng 10% ~ 28% và tối đa có thể đạt tới 41%. So với các nguyên tố đất hiếm nhẹ, các nguyên tố đất hiếm nặng có độ hòa tan rắn cao hơn. Hơn nữa, độ hòa tan rắn giảm nhanh khi nhiệt độ giảm, có tác dụng tốt trong việc tăng cường dung dịch rắn và tăng cường lượng mưa.
Có một thị trường ứng dụng khổng lồ cho hợp kim magiê, đặc biệt là trong bối cảnh thế giới ngày càng thiếu hụt các nguồn tài nguyên kim loại như sắt, nhôm và đồng, lợi thế về tài nguyên và lợi thế sản phẩm của magiê sẽ được phát huy hết và hợp kim magiê sẽ trở thành một vật liệu kỹ thuật tăng nhanh. Trước sự phát triển nhanh chóng của vật liệu kim loại magiê trên thế giới, Trung Quốc, với tư cách là nhà sản xuất và xuất khẩu tài nguyên magiê lớn, điều đặc biệt quan trọng là thực hiện nghiên cứu lý thuyết chuyên sâu và phát triển ứng dụng hợp kim magiê. Tuy nhiên, hiện nay, năng suất thấp của các sản phẩm hợp kim magiê thông thường, khả năng chống rão kém, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn kém vẫn là những điểm nghẽn hạn chế ứng dụng quy mô lớn của hợp kim magiê.
Các nguyên tố đất hiếm có cấu trúc điện tử ngoài hạt nhân độc đáo. Do đó, là một nguyên tố hợp kim quan trọng, các nguyên tố đất hiếm đóng một vai trò đặc biệt trong lĩnh vực luyện kim và vật liệu, chẳng hạn như làm sạch hợp kim nóng chảy, tinh chế cấu trúc hợp kim, cải thiện tính chất cơ học của hợp kim và khả năng chống ăn mòn, v.v. Là nguyên tố hợp kim hoặc nguyên tố vi hợp kim,Đất hiếm đã được sử dụng rộng rãi trong thép và hợp kim kim loại màu. Trong lĩnh vực hợp kim magiê, đặc biệt là trong lĩnh vực hợp kim magiê chịu nhiệt, đặc tính làm sạch và tăng cường vượt trội của đất hiếm dần dần được người ta công nhận. Đất hiếm được coi là nguyên tố hợp kim có giá trị sử dụng và tiềm năng phát triển nhất trong hợp kim magie chịu nhiệt, vai trò độc đáo của nó không thể thay thế bằng các nguyên tố hợp kim khác.
Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước đã tiến hành hợp tác sâu rộng, sử dụng nguồn magie và đất hiếm để nghiên cứu một cách có hệ thống các hợp kim magie có chứa đất hiếm. Đồng thời, Viện Hóa học Ứng dụng Trường Xuân, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cam kết khám phá và phát triển các hợp kim magiê đất hiếm mới với chi phí thấp và hiệu suất cao và đã đạt được những kết quả nhất định. Thúc đẩy sự phát triển và sử dụng vật liệu hợp kim magiê đất hiếm .
Thời gian đăng: Mar-04-2022