La lega di magnesio presenta le seguenti caratteristiche: leggerezza, elevata rigidità specifica, elevato smorzamento, riduzione di vibrazioni e rumore, resistenza alle radiazioni elettromagnetiche, assenza di inquinamento durante la lavorazione e il riciclaggio, ecc.; inoltre, le risorse di magnesio sono abbondanti e possono essere utilizzate per uno sviluppo sostenibile. Pertanto, la lega di magnesio è nota come "materiale strutturale leggero ed ecologico del XXI secolo". Ciò dimostra che, nell'ondata di leggerezza, risparmio energetico e riduzione delle emissioni nell'industria manifatturiera del XXI secolo, la tendenza verso un ruolo sempre più importante della lega di magnesio indica anche che la struttura industriale dei materiali metallici a livello globale, inclusa la Cina, cambierà. Tuttavia, le leghe di magnesio tradizionali presentano alcuni punti deboli, come la facile ossidazione e combustione, la mancanza di resistenza alla corrosione, la scarsa resistenza al creep ad alta temperatura e la bassa resistenza alle alte temperature.
La teoria e la pratica dimostrano che le terre rare rappresentano l'elemento di lega più efficace, pratico e promettente per superare queste debolezze. Pertanto, è di fondamentale importanza sfruttare le abbondanti risorse cinesi di magnesio e terre rare, svilupparle e utilizzarle scientificamente, e sviluppare una serie di leghe di magnesio e terre rare con caratteristiche cinesi, trasformando i vantaggi delle risorse in vantaggi tecnologici ed economici.
La pratica del concetto di sviluppo scientifico, l'intraprendenza dello sviluppo sostenibile, la pratica della nuova strada dell'industrializzazione rispettosa dell'ambiente e del risparmio delle risorse e la fornitura di materiali di supporto in lega di magnesio di terre rare leggeri, avanzati e a basso costo per l'aviazione, l'aerospaziale, i trasporti, le industrie "Tre C" e tutte le industrie manifatturiere sono diventati i punti caldi e i compiti chiave del paese, dell'industria e di molti ricercatori. Si prevede che la lega di magnesio di terre rare con prestazioni avanzate e prezzo basso diventi il punto di svolta e la potenza di sviluppo per espandere l'applicazione della lega di magnesio.
Nel 1808, Humphrey Davey frazionò per la prima volta mercurio e magnesio dall'amalgama, e nel 1852 Bunsen elevolizzò per la prima volta il magnesio dal cloruro di magnesio. Da allora, il magnesio e le sue leghe sono entrati nella storia come nuovi materiali. Il magnesio e le sue leghe si svilupparono a passi da gigante durante la Seconda Guerra Mondiale. Tuttavia, a causa della bassa resistenza del magnesio puro, è difficile utilizzarlo come materiale strutturale per applicazioni industriali. Uno dei metodi principali per migliorare la resistenza del magnesio metallico è la legatura, ovvero l'aggiunta di altri tipi di elementi di lega per migliorarne la resistenza attraverso soluzione solida, precipitazione, raffinazione del grano e rafforzamento per dispersione, in modo che possa soddisfare i requisiti di un determinato ambiente di lavoro.
È il principale elemento di lega della lega di magnesio a base di terre rare e la maggior parte delle leghe di magnesio resistenti al calore sviluppate contiene elementi di terre rare. La lega di magnesio a base di terre rare presenta le caratteristiche di resistenza alle alte temperature e di elevata resistenza. Tuttavia, nella ricerca iniziale sulla lega di magnesio, le terre rare venivano utilizzate solo in materiali specifici a causa del loro prezzo elevato. La lega di magnesio a base di terre rare è utilizzata principalmente in campo militare e aerospaziale. Tuttavia, con lo sviluppo dell'economia sociale, sono stati imposti requisiti più elevati per le prestazioni della lega di magnesio e, con la riduzione del costo delle terre rare, la lega di magnesio a base di terre rare ha avuto una notevole espansione in settori militari e civili come l'aerospaziale, la missilistica, l'automobile, le comunicazioni elettroniche, la strumentazione e così via. In generale, lo sviluppo della lega di magnesio a base di terre rare può essere suddiviso in quattro fasi:
Prima fase: negli anni '30 si scoprì che l'aggiunta di elementi di terre rare alla lega Mg-Al poteva migliorare le prestazioni della lega alle alte temperature.
Seconda fase: nel 1947, Sauerwardl scoprì che l'aggiunta di Zr alla lega Mg-RE poteva raffinare efficacemente il grano della lega. Questa scoperta risolse il problema tecnologico della lega di magnesio a base di terre rare e gettò le basi per la ricerca e l'applicazione di leghe di magnesio a base di terre rare resistenti al calore.
Terza fase: nel 1979, Drits e altri scoprirono che l'aggiunta di Y aveva un effetto molto benefico sulla lega di magnesio, un'altra importante scoperta nello sviluppo di leghe di magnesio a base di terre rare resistenti al calore. Su questa base, fu sviluppata una serie di leghe di tipo WE con elevata resistenza al calore e resistenza elevata. Tra queste, la resistenza a trazione, la resistenza a fatica e la resistenza al creep della lega WE54 sono paragonabili a quelle della lega di alluminio fuso a temperatura ambiente e ad alta temperatura.
Quarta fase: si riferisce principalmente all'esplorazione della lega Mg-HRE (terre rare pesanti) a partire dagli anni '90, al fine di ottenere una lega di magnesio con prestazioni superiori e soddisfare le esigenze dei settori ad alta tecnologia. Per gli elementi delle terre rare pesanti, ad eccezione di Eu e Yb, la massima solubilità solida nel magnesio è di circa il 10%~28%, con un massimo che può raggiungere il 41%. Rispetto agli elementi delle terre rare leggere, gli elementi delle terre rare pesanti presentano una maggiore solubilità solida. Inoltre, la solubilità solida diminuisce rapidamente con la diminuzione della temperatura, con conseguenti effetti positivi sul rafforzamento della soluzione solida e sul rafforzamento della precipitazione.
Esiste un enorme mercato applicativo per la lega di magnesio, soprattutto nel contesto della crescente carenza di risorse metalliche come ferro, alluminio e rame a livello mondiale. I vantaggi in termini di risorse e di prodotto del magnesio saranno pienamente sfruttati e la lega di magnesio diventerà un materiale ingegneristico in rapida crescita. Di fronte al rapido sviluppo dei materiali metallici in magnesio a livello mondiale, la Cina, in qualità di principale produttore ed esportatore di risorse di magnesio, è particolarmente importante condurre una ricerca teorica approfondita e sviluppare applicazioni per la lega di magnesio. Tuttavia, attualmente, la bassa resa dei comuni prodotti in lega di magnesio, la scarsa resistenza al creep, la scarsa resistenza al calore e alla corrosione sono ancora i colli di bottiglia che limitano l'applicazione su larga scala della lega di magnesio.
Le terre rare presentano una struttura elettronica extranucleare unica. Pertanto, in quanto importanti elementi di lega, svolgono un ruolo unico nel campo della metallurgia e dei materiali, come la purificazione della fusione delle leghe, la raffinazione della struttura delle leghe, il miglioramento delle proprietà meccaniche e della resistenza alla corrosione, ecc. Come elementi di lega o microleganti, le terre rare sono state ampiamente utilizzate nella produzione di acciaio e leghe di metalli non ferrosi. Nel campo delle leghe di magnesio, in particolare in quelle resistenti al calore, le eccezionali proprietà di purificazione e rafforzamento delle terre rare stanno gradualmente prendendo piede. Le terre rare sono considerate l'elemento di lega con il maggiore valore d'uso e il maggiore potenziale di sviluppo nelle leghe di magnesio resistenti al calore, e il loro ruolo unico non può essere sostituito da altri elementi di lega.
Negli ultimi anni, ricercatori nazionali e internazionali hanno avviato un'ampia collaborazione, utilizzando risorse di magnesio e terre rare per studiare sistematicamente le leghe di magnesio contenenti terre rare. Allo stesso tempo, l'Istituto di Chimica Applicata di Changchun, Accademia Cinese delle Scienze, si impegna a esplorare e sviluppare nuove leghe di magnesio e terre rare a basso costo e ad alte prestazioni, ottenendo risultati significativi. Promuovere lo sviluppo e l'utilizzo di materiali in lega di magnesio e terre rare.
Data di pubblicazione: 04-07-2022