Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch geringes Gewicht, hohe spezifische Steifigkeit, hohe Dämpfung, Vibrations- und Geräuschreduzierung, Beständigkeit gegen elektromagnetische Strahlung, keine Umweltverschmutzung bei Verarbeitung und Recycling usw. aus und Magnesiumressourcen sind reichlich vorhanden, die für eine nachhaltige Entwicklung genutzt werden können. Daher gilt die Magnesiumlegierung als „leichter und umweltfreundlicher Strukturwerkstoff des 21. Jahrhunderts“. Es zeigt sich, dass im Zuge der Flut von Leichtbau, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung in der Fertigungsindustrie im 21. Jahrhundert der Trend, dass Magnesiumlegierungen eine wichtigere Rolle spielen werden, auch darauf hindeutet, dass sich die Industriestruktur globaler Metallwerkstoffe, einschließlich Chinas, verändern wird. Herkömmliche Magnesiumlegierungen weisen jedoch einige Schwächen auf, wie z. B. leichte Oxidation und Verbrennung, keine Korrosionsbeständigkeit, schlechte Hochtemperatur-Kriechfestigkeit und geringe Hochtemperaturfestigkeit.
Theorie und Praxis zeigen, dass Seltene Erden das wirksamste, praktischste und vielversprechendste Legierungselement zur Überwindung dieser Schwächen ist. Daher ist es von großer Bedeutung, die reichlich vorhandenen Magnesium- und Seltenerdressourcen Chinas zu nutzen, sie wissenschaftlich zu entwickeln und zu nutzen, eine Reihe von Seltenerdmagnesiumlegierungen mit chinesischen Eigenschaften zu entwickeln und Ressourcenvorteile in technologische Vorteile und wirtschaftliche Vorteile umzuwandeln.
Das wissenschaftliche Entwicklungskonzept praktizieren, den Weg der nachhaltigen Entwicklung einschlagen, den ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Weg der neuen Industrialisierung praktizieren und leichte, fortschrittliche und kostengünstige Trägermaterialien aus seltenen Erden-Magnesiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt sowie den Transport bereitstellen: „Drei C-Industrien und alle Fertigungsindustrien sind zu Brennpunkten und Schlüsselaufgaben des Landes, der Industrie und vieler Forscher geworden. Es wird erwartet, dass eine Seltenerd-Magnesiumlegierung mit fortschrittlicher Leistung und niedrigem Preis zum Durchbruch und zur Entwicklungskraft für die Ausweitung der Anwendung wird Magnesiumlegierung.
Im Jahr 1808 fraktionierte Humphrey Davey erstmals Quecksilber und Magnesium aus Amalgam, und 1852 elektrolysierte Bunsen erstmals Magnesium aus Magnesiumchlorid. Seitdem sind Magnesium und seine Legierung als neues Material auf der historischen Bühne. Magnesium und seine Legierungen entwickelten sich im Zweiten Weltkrieg sprunghaft. Aufgrund der geringen Festigkeit von reinem Magnesium ist es jedoch schwierig, es als Strukturmaterial für industrielle Anwendungen zu verwenden. Eine der Hauptmethoden zur Verbesserung der Festigkeit von Magnesiummetall ist das Legieren, d. h. das Hinzufügen anderer Arten von Legierungselementen, um die Festigkeit von Magnesiummetall durch feste Lösung, Ausfällung, Kornverfeinerung und Dispersionsverstärkung zu verbessern, damit es den Anforderungen gerecht wird einer bestimmten Arbeitsumgebung.
Es ist das Hauptlegierungselement der Seltenerd-Magnesiumlegierung, und die meisten der entwickelten hitzebeständigen Magnesiumlegierungen enthalten Seltenerdelemente. Seltenerd-Magnesiumlegierungen zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit und hohe Festigkeit aus. Bei der anfänglichen Erforschung von Magnesiumlegierungen wurden seltene Erden aufgrund ihres hohen Preises jedoch nur in bestimmten Materialien verwendet. Seltenerd-Magnesiumlegierungen werden hauptsächlich in den Bereichen Militär und Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Mit der Entwicklung der Sozialwirtschaft werden jedoch höhere Anforderungen an die Leistung von Magnesiumlegierungen gestellt, und mit der Reduzierung der Seltenerdkosten wurden Seltenerd-Magnesiumlegierungen stark verbessert ausgeweitet in militärischen und zivilen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Raketen, Automobile, elektronische Kommunikation, Instrumentierung usw. Generell kann die Entwicklung einer Seltenerd-Magnesiumlegierung in vier Phasen unterteilt werden:
Die erste Stufe: In den 1930er Jahren wurde festgestellt, dass die Zugabe von Seltenerdelementen zu einer Mg-Al-Legierung die Hochtemperaturleistung der Legierung verbessern könnte.
Die zweite Stufe: 1947 entdeckte Sauerwarld, dass die Zugabe von Zr zu einer Mg-RE-Legierung das Legierungskorn effektiv verfeinern kann. Diese Entdeckung löste das technologische Problem der Seltenerd-Magnesiumlegierung und legte wirklich den Grundstein für die Forschung und Anwendung hitzebeständiger Seltenerd-Magnesiumlegierung.
Die dritte Stufe: 1979 stellten Drits und andere fest, dass die Zugabe von Y eine sehr positive Wirkung auf Magnesiumlegierungen hatte, was eine weitere wichtige Entdeckung bei der Entwicklung hitzebeständiger Seltenerd-Magnesiumlegierungen war. Auf dieser Grundlage wurde eine Reihe von WE-Legierungen mit Hitzebeständigkeit und hoher Festigkeit entwickelt. Unter anderem sind die Zugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Kriechfestigkeit der WE54-Legierung mit denen einer Aluminiumgusslegierung bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen vergleichbar.
Die vierte Stufe: Sie bezieht sich hauptsächlich auf die Erforschung von Mg-HRE-Legierungen (schwere seltene Erden) seit den 1990er Jahren, um Magnesiumlegierungen mit überlegener Leistung zu erhalten und den Anforderungen von High-Tech-Bereichen gerecht zu werden. Für schwere Seltenerdelemente mit Ausnahme von Eu und Yb beträgt die maximale Feststofflöslichkeit in Magnesium etwa 10 bis 28 %, und das Maximum kann 41 % erreichen. Im Vergleich zu leichten Seltenerdelementen weisen schwere Seltenerdelemente eine höhere Feststofflöslichkeit auf. Darüber hinaus nimmt die Feststofflöslichkeit mit abnehmender Temperatur schnell ab, was sich positiv auf die Festigung der festen Lösung und die Ausfällungsfestigung auswirkt.
Es gibt einen riesigen Anwendungsmarkt für Magnesiumlegierungen, insbesondere vor dem Hintergrund der zunehmenden Verknappung von Metallressourcen wie Eisen, Aluminium und Kupfer in der Welt werden die Ressourcenvorteile und Produktvorteile von Magnesium voll ausgeschöpft und Magnesiumlegierungen werden ein schnell wachsendes technisches Material. Angesichts der rasanten Entwicklung von Magnesiummetallmaterialien in der Welt ist es für China als bedeutender Produzent und Exporteur von Magnesiumressourcen besonders wichtig, eine eingehende theoretische Forschung und Anwendungsentwicklung von Magnesiumlegierungen durchzuführen. Derzeit sind jedoch die geringe Ausbeute üblicher Magnesiumlegierungsprodukte, die schlechte Kriechfestigkeit, die schlechte Wärmebeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit immer noch die Engpässe, die die großtechnische Anwendung von Magnesiumlegierungen einschränken.
Seltenerdelemente haben eine einzigartige extranukleare elektronische Struktur. Daher spielen Seltenerdelemente als wichtiges Legierungselement eine einzigartige Rolle in der Metallurgie und im Werkstoffbereich, z. B. bei der Reinigung der Legierungsschmelze, der Verfeinerung der Legierungsstruktur, der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Korrosionsbeständigkeit von Legierungen usw. Als Legierungselemente oder Mikrolegierungselemente sind Seltene Erden eine wichtige Rolle werden häufig in Stahl- und Nichteisenmetalllegierungen verwendet. Auf dem Gebiet der Magnesiumlegierungen, insbesondere auf dem Gebiet der hitzebeständigen Magnesiumlegierungen, werden die hervorragenden Reinigungs- und Verstärkungseigenschaften seltener Erden von den Menschen nach und nach erkannt. Seltene Erden gelten als das Legierungselement mit dem größten Gebrauchswert und dem größten Entwicklungspotenzial in hitzebeständigen Magnesiumlegierungen, und ihre einzigartige Rolle kann nicht durch andere Legierungselemente ersetzt werden.
In den letzten Jahren haben Forscher im In- und Ausland umfangreiche Kooperationen durchgeführt und Magnesium- und Seltenerdressourcen genutzt, um Magnesiumlegierungen, die Seltenerdmetalle enthalten, systematisch zu untersuchen. Gleichzeitig engagiert sich das Changchun Institute of Applied Chemistry der Chinesischen Akademie der Wissenschaften für die Erforschung und Entwicklung neuer Seltenerd-Magnesiumlegierungen mit niedrigen Kosten und hoher Leistung und hat bestimmte Ergebnisse erzielt. Förderung der Entwicklung und Nutzung von Seltenerd-Magnesiumlegierungsmaterialien .
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.07.2022