Hợp kim magiê có đặc điểm là trọng lượng nhẹ, độ cứng riêng cao, giảm chấn cao, giảm rung và tiếng ồn, khả năng chống bức xạ điện từ, không gây ô nhiễm trong quá trình chế biến và tái chế, v.v. và nguồn tài nguyên magiê dồi dào, có thể được sử dụng cho phát triển bền vững. Do đó, hợp kim magiê được gọi là "vật liệu kết cấu nhẹ và xanh trong thế kỷ 21". Điều này cho thấy trong xu hướng trọng lượng nhẹ, tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải trong ngành sản xuất trong thế kỷ 21, xu hướng hợp kim magiê sẽ đóng vai trò quan trọng hơn cũng chỉ ra rằng 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 biến dạng ở nhiệt độ cao kém và độ bền ở nhiệt độ cao thấp.
Lý thuyết và thực tiễn cho thấy đất hiếm là nguyên tố hợp kim hiệu quả, thiết thực và triển vọng nhất để khắc phục những điểm yếu này. Do đó, việc tận dụng nguồn tài nguyên magiê và đất hiếm dồi dào của Trung Quốc, phát triển và sử dụng chúng một cách khoa học, phát triển một loạt hợp kim magiê đất hiếm mang đặc điểm Trung Quốc, biến lợi thế tài nguyên thành lợi thế công nghệ và lợi thế kinh tế có ý nghĩa to lớn.
Thực hành khái niệm phát triển khoa học, đi theo con đường phát triển bền vững, thực hành 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 giá thành thấp cho ngành hàng không, vũ trụ, giao thông vận tải, các ngành công nghiệp “Ba C” và tất cả các ngành công nghiệp chế tạo 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 có hiệu suất tiên tiến và giá thành thấp được kỳ vọng sẽ trở thành điểm đột phá và sức mạnh phát triển để mở rộng ứng dụng của hợp kim magiê.
Năm 1808, Humphrey Davey lần đầu tiên phân tách thủy ngân và magiê từ amalgam, và năm 1852 Bunsen lần đầu tiên điện phân magiê từ magiê clorua. Kể từ đó, magiê và hợp kim của nó đã ở trên sân khấu lịch sử như một vật liệu mới. Magiê và hợp kim của nó đã phát triển vượt bậc trong Thế chiến thứ hai. Tuy nhiên, do cường độ thấp của magiê nguyên chất, nên nó khó được 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, tinh chế hạt và tăng cường phân tán, để có thể đáp ứng các yêu cầu của một môi trường làm việc nhất định.
Đây là nguyên tố hợp kim chính của hợp kim magiê đất hiếm, và hầu hết các hợp kim magiê chịu nhiệt đã 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 magiê, 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 các 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 đưa ra đối với hiệu suất của hợp kim magiê và với việc giảm chi phí đất hiếm, hợp kim magiê đất hiếm đã được mở rộng đáng kể trong các lĩnh vực quân sự và dân sự như hàng không vũ trụ, tên lửa, ô tô, truyền thông điện tử, thiết bị đo lường, 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 phát hiện ra 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 hiệu quả hạt hợp kim. Phát hiện này đã giải quyết được vấn đề công nghệ của hợp kim magiê đất hiếm, thực sự đặt nền tảng cho nghiên cứu và ứng dụng hợp kim magiê đất hiếm chịu nhiệt.
Giai đoạn thứ ba: Năm 1979, Drits và những người khác phát hiện ra rằng việc bổ sung Y có tác dụng rất có lợi cho 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 này, một loạt các 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 biến dạng 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 magiê 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 kết tủa.
Có một thị trường ứng dụng khổng lồ cho hợp kim magiê, đặc biệt là trong bối cảnh thiếu hụt ngày càng tăng các nguồn tài nguyên kim loại như sắt, nhôm và đồng trên thế giới, lợi thế về tài nguyên và lợi thế về sản phẩm của magiê sẽ được phát huy đầy đủ và hợp kim magiê sẽ trở thành vật liệu kỹ thuật tăng nhanh. Đối mặt với 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 chính các nguồn tài nguyên magiê, việc tiến hành nghiên cứu lý thuyết chuyên sâu và phát triển ứng dụng của hợp kim magiê là đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên, hiện nay, năng suất thấp của các sản phẩm hợp kim magiê thông thường, khả năng chống biến dạng kém, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn kém vẫn là những nút thắt hạn chế việc ứng dụng hợp kim magiê trên quy mô lớn.
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 vai trò độc đáo 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 và khả năng chống ăn mòn của hợp kim, v.v. Là các nguyên tố hợp kim hoặc các nguyên tố hợp kim vi mô, Đất hiếm đã được sử dụng rộng rãi trong các hợp kim thép và kim loại màu. Trong lĩnh vực hợp kim magiê, đặc biệt là trong lĩnh vực hợp kim magiê chịu nhiệt, các tính chất làm sạch và tăng cường vượt trội của đất hiếm dần được mọi người công nhận. Đất hiếm được coi là nguyên tố hợp kim có giá trị sử dụng cao nhất và tiềm năng phát triển nhất trong hợp kim magiê chịu nhiệt, và 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 tài nguyên magiê và đất hiếm để nghiên cứu hợp kim magiê có chứa đất hiếm một cách có hệ thống. Đồng thời, Viện Hóa học ứng dụng Trường Xuân, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cũng cam kết nghiên cứu và phát triển hợp kim magiê đất hiếm mới với chi phí thấp và hiệu suất cao, và đã đạt được một số kết quả nhất định. Thúc đẩy phát triển và sử dụng vật liệu hợp kim magiê đất hiếm.
Thời gian đăng: 04-07-2022