Magneesiumsulamil on kerge kaal, kõrge erijäikus, hea summutus, vibratsiooni ja müra vähendamine, elektromagnetilise kiirguse vastupidavus, töötlemise ja ringlussevõtu ajal saaste puudumine jne ning magneesiumivarud on rikkalikud, mida saab kasutada säästva arengu jaoks. Seetõttu tuntakse magneesiumisulamit kui „kerget ja rohelist konstruktsioonimaterjali 21. sajandil“. See näitab, et kerge kaalu, energiasäästu ja heitkoguste vähendamise tõusulaine tootmistööstuses 21. sajandil näitab trend, et magneesiumisulamil on üha olulisem roll, et ka ülemaailmsete metallmaterjalide, sealhulgas Hiina, tööstusstruktuur muutub. Traditsioonilistel magneesiumisulamil on aga mõned nõrkused, näiteks kerge oksüdeerumine ja põlemine, korrosioonikindluse puudumine, halb kõrge temperatuuriga roomamiskindlus ja madal kõrge temperatuuri tugevus.
Teooria ja praktika näitavad, et haruldased muldmetallid on nende nõrkuste ületamiseks kõige tõhusam, praktilisem ja paljutõotavam legeerelement. Seetõttu on väga oluline ära kasutada Hiina rikkalikke magneesiumi- ja haruldaste muldmetallide ressursse, neid teaduslikult arendada ja kasutada ning töötada välja Hiina omadustega haruldaste muldmetallide magneesiumisulameid, et muuta ressursieelised tehnoloogilisteks ja majanduslikeks eelisteks.
Teadusliku arengu kontseptsiooni praktiseerimine, säästva arengu tee valimine, ressursisäästliku ja keskkonnasõbraliku uue industrialiseerimise tee praktiseerimine ning kergete, täiustatud ja odavate haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite tugimaterjalide pakkumine lennundusele, lennundusele, transpordile, „kolme C” tööstusharudele ja kõigile töötlevatele tööstusharudele on muutunud riigi, tööstuse ja paljude teadlaste levialadeks ja põhiülesanneteks. Haruldaste muldmetallide magneesiumisulamist, millel on täiustatud jõudlus ja madal hind, oodatakse läbimurdepunkti ja arendusjõudu magneesiumisulamite kasutamise laiendamisel.
1808. aastal fraktsioneeris Humphrey Davey esmakordselt amalgaamist elavhõbedat ja magneesiumi ning 1852. aastal elektrolüüsis Bunsen esmakordselt magneesiumkloriidist magneesiumi. Sellest ajast alates on magneesium ja selle sulamid uue materjalina ajalooliselt esile kerkinud. Magneesium ja selle sulamid arenesid Teise maailmasõja ajal hüppeliselt. Puhta magneesiumi madala tugevuse tõttu on seda aga keeruline tööstusliku konstruktsioonimaterjalina kasutada. Üks peamisi meetodeid magneesiummetalli tugevuse parandamiseks on legeerimine, st muud tüüpi legeerelementide lisamine magneesiummetalli tugevuse parandamiseks tahke lahuse, sadestamise, terade peenestamise ja dispersioontugevdamise abil, et see vastaks antud töökeskkonna nõuetele.
See on haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite peamine legeerelement ja enamik väljatöötatud kuumakindlaid magneesiumisulameid sisaldab haruldasi muldmetalle. Haruldaste muldmetallide magneesiumisulamil on kõrge temperatuuritaluvus ja suur tugevus. Magneesiumisulamite esialgsetes uuringutes kasutati haruldasi muldmetalle aga kõrge hinna tõttu ainult teatud materjalides. Haruldaste muldmetallide magneesiumisulamit kasutatakse peamiselt sõjanduses ja lennunduses. Sotsiaalmajanduse arenguga on aga magneesiumisulamite toimivusele esitatud kõrgemad nõuded ning haruldaste muldmetallide maksumuse vähenemisega on haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite kasutamine sõjanduses ja tsiviilvaldkonnas, nagu lennundus, raketid, autotööstus, elektrooniline side, mõõteriistad jne, oluliselt laienenud. Üldiselt võib haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite arenduse jagada neljaks etapiks:
Esimene etapp: 1930. aastatel leiti, et haruldaste muldmetallide lisamine Mg-Al sulamile võib parandada sulami kõrge temperatuuri taluvust.
Teine etapp: 1947. aastal avastas Sauerwarld, et Zr lisamine Mg-RE sulamile võib sulami tera tõhusalt viimistleda. See avastus lahendas haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite tehnoloogilise probleemi ja pani aluse kuumakindlate haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite uurimisele ja rakendamisele.
Kolmas etapp: 1979. aastal leidsid Drits ja teised, et Y lisamisel on magneesiumisulamist väga kasulik mõju, mis oli järjekordne oluline avastus kuumakindla haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite väljatöötamisel. Selle põhjal töötati välja rida WE-tüüpi sulameid, millel on kuumakindlus ja kõrge tugevus. Nende hulgas on WE54 sulami tõmbetugevus, väsimustugevus ja roomekindlus võrreldavad valatud alumiiniumisulami omadega nii toatemperatuuril kui ka kõrgel temperatuuril.
Neljas etapp: see viitab peamiselt Mg-HRE (raskete haruldaste muldmetallide) sulamite uurimisele alates 1990. aastatest, et saada suurepärase jõudlusega magneesiumisulamit, mis vastaks kõrgtehnoloogiliste valdkondade vajadustele. Raskete haruldaste muldmetallide puhul, välja arvatud Eu ja Yb, on magneesiumi maksimaalne tahke lahustuvus umbes 10–28% ja maksimaalne võib ulatuda 41%-ni. Võrreldes kergete haruldaste muldmetallidega on rasketel haruldastel muldmetallidel suurem tahke lahustuvus. Lisaks väheneb tahke lahustuvus temperatuuri langedes kiiresti, millel on hea mõju tahke lahuse tugevdamisele ja sadestumise tugevdamisele.
Magneesiumisulamite rakenduste turg on tohutu, eriti arvestades metalliressursside, näiteks raua, alumiiniumi ja vase üha suurenevat puudust maailmas. Magneesiumi ressursi- ja tooteeelised avalduvad täielikult ning magneesiumisulamist saab kiiresti kasvav insenerimaterjal. Silmitsi magneesiummetallimaterjalide kiire arenguga maailmas on Hiinal kui magneesiumiressursside peamisel tootjal ja eksportijal eriti oluline läbi viia magneesiumisulamite põhjalik teoreetiline uurimistöö ja rakenduste arendamine. Praegu on aga tavaliste magneesiumisulamite toodete madal saagikus, halb roomekindlus, halb kuumakindlus ja korrosioonikindlus endiselt kitsaskohad, mis piiravad magneesiumisulamite laialdast kasutamist.
Haruldastel muldmetallidel on ainulaadne tuumaväline elektronstruktuur. Seetõttu mängivad haruldased muldmetallid olulise legeerelemendina ainulaadset rolli metallurgia ja materjalide valdkonnas, näiteks sulami sulami puhastamisel, sulami struktuuri rafineerimisel, sulami mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse parandamisel jne. Legeerelementide või mikrolegeerivate elementidena on haruldasi muldmetalle laialdaselt kasutatud terase ja värviliste metallide sulamites. Magneesiumisulamite valdkonnas, eriti kuumakindlate magneesiumisulamite valdkonnas, on inimesed järk-järgult hakanud tunnustama haruldaste muldmetallide silmapaistvaid puhastus- ja tugevdamisomadusi. Haruldasi muldmetalle peetakse kuumuskindlate magneesiumisulamite seas kõige väärtuslikumaks ja arengupotentsiaaliliseks legeerelemendiks ning nende ainulaadset rolli ei saa asendada teiste legeerelementidega.
Viimastel aastatel on nii kodu- kui ka välismaised teadlased teinud ulatuslikku koostööd, kasutades magneesiumi ja haruldaste muldmetallide ressursse haruldasi muldmetalle sisaldavate magneesiumisulamite süstemaatiliseks uurimiseks. Samal ajal on Hiina Teaduste Akadeemia Changchuni Rakenduskeemia Instituut pühendunud uute odavate ja suure jõudlusega haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite uurimisele ja arendamisele ning on saavutanud teatud tulemusi. Edendada haruldaste muldmetallide magneesiumisulamite materjalide arendamist ja kasutamist.
Postituse aeg: 04.07.2022