Hořčíková slitina se vyznačuje nízkou hmotností, vysokou specifickou tuhostí, vysokým tlumením, redukcí vibrací a hluku, odolností proti elektromagnetickému záření, žádným znečištěním během zpracování a recyklace atd. a bohatými zdroji hořčíku, které lze využít pro udržitelný rozvoj. Proto je hořčíková slitina známá jako „lehký a zelený konstrukční materiál 21. století“. Ukazuje se, že s přílivem nízké hmotnosti, úspor energie a snižování emisí ve výrobním průmyslu v 21. století bude trend, že hořčíkové slitiny budou hrát stále důležitější roli, také naznačuje, že se změní průmyslová struktura globálních kovových materiálů včetně Číny. Tradiční hořčíkové slitiny však mají určité slabiny, jako je snadná oxidace a hoření, žádná odolnost proti korozi, nízká odolnost proti tečení za vysokých teplot a nízká pevnost za vysokých teplot.
Teorie i praxe ukazují, že vzácné zeminy jsou nejúčinnějším, nepraktičtějším a nejúčinnějším legujícím prvkem pro překonání těchto slabin. Proto je velmi důležité využít bohaté čínské zdroje hořčíku a vzácných zemin, rozvíjet je a vědecky je využívat a vyvíjet řadu slitin hořčíku na bázi vzácných zemin s čínskými charakteristikami a proměnit výhody zdrojů v technologické a ekonomické výhody.
Uplatňování vědeckého rozvojového konceptu, cesta udržitelného rozvoje, praktikování nové industrializace šetrné k zdrojům a šetrné k životnímu prostředí a poskytování lehkých, pokročilých a levných podpůrných materiálů ze slitin vzácných zemin a hořčíku pro letectví, kosmonautiku, dopravu, průmysl „tří C“ a všechna výrobní odvětví se staly klíčovými úkoly země, průmyslu a mnoha výzkumníků. Očekává se, že slitiny vzácných zemin a hořčíku s pokročilým výkonem a nízkou cenou se stanou průlomovým bodem a rozvojovou silou pro rozšíření aplikace slitin hořčíku.
V roce 1808 Humphrey Davey poprvé frakcionoval rtuť a hořčík z amalgámu a v roce 1852 Bunsen poprvé elektrolyzoval hořčík z chloridu hořečnatého. Od té doby se hořčík a jeho slitiny objevily na historické scéně jako nový materiál. Hořčík a jeho slitiny se během druhé světové války rozvíjely mílovými kroky. Vzhledem k nízké pevnosti čistého hořčíku je však obtížné jej použít jako konstrukční materiál pro průmyslové aplikace. Jednou z hlavních metod ke zlepšení pevnosti kovového hořčíku je legování, tj. přidávání dalších druhů legujících prvků ke zlepšení pevnosti kovového hořčíku prostřednictvím pevného roztoku, srážení, zjemňování zrna a disperzního zpevnění, aby mohl splňovat požadavky daného pracovního prostředí.
Je hlavním legujícím prvkem slitin vzácných zemin – hořčíku a většina vyvinutých žáruvzdorných slitin hořčíku obsahuje prvky vzácných zemin. Slitina vzácných zemin – hořčík se vyznačuje vysokou teplotní odolností a vysokou pevností. V počátečním výzkumu slitin hořčíku se však vzácné zeminy používaly pouze ve specifických materiálech kvůli své vysoké ceně. Slitina vzácných zemin – hořčík se používá hlavně ve vojenském a leteckém průmyslu. S rozvojem sociální ekonomiky se však kladou vyšší požadavky na vlastnosti slitin hořčíku a se snižováním nákladů na vzácné zeminy se slitina vzácných zemin – hořčík – značně rozšířila ve vojenských i civilních oblastech, jako je letecký průmysl, rakety, automobily, elektronická komunikace, přístrojová technika atd. Obecně lze vývoj slitiny vzácných zemin – hořčíku rozdělit do čtyř fází:
První fáze: Ve 30. letech 20. století se zjistilo, že přidání prvků vzácných zemin do slitiny Mg-Al by mohlo zlepšit její výkon za vysokých teplot.
Druhá fáze: V roce 1947 Sauerwarld objevil, že přidání Zr do slitiny Mg-RE může účinně zjemnit zrno slitiny. Tento objev vyřešil technologický problém slitin vzácných zemin na bázi hořčíku a skutečně položil základy pro výzkum a aplikaci žáruvzdorných slitin vzácných zemin na bázi hořčíku.
Třetí fáze: V roce 1979 Drits a další zjistili, že přidání Y má velmi příznivý vliv na hořčíkovou slitinu, což byl další důležitý objev ve vývoji žáruvzdorné slitiny vzácných zemin na bázi hořčíku. Na tomto základě byla vyvinuta řada slitin typu WE s tepelnou odolností a vysokou pevností. Mezi nimi jsou pevnost v tahu, únavová pevnost a odolnost proti tečení slitiny WE54 srovnatelné s hodnotami lité hliníkové slitiny při pokojové teplotě a vysoké teplotě.
Čtvrtá fáze: Jedná se především o výzkum slitin Mg-HRE (těžkých prvků vzácných zemin) od 90. let 20. století s cílem získat slitiny hořčíku s vynikajícími vlastnostmi a splňujícími potřeby high-tech oblastí. U těžkých prvků vzácných zemin, s výjimkou Eu a Yb, je maximální rozpustnost v pevném stavu hořčíku přibližně 10 % až 28 % a maximum může dosáhnout 41 %. Ve srovnání s lehkými prvky vzácných zemin mají těžké prvky vzácných zemin vyšší rozpustnost v pevném stavu. Rozpustnost v pevném stavu navíc s klesající teplotou rychle klesá, což má pozitivní vliv na zpevnění pevných roztoků a zpevnění precipitací.
Pro hořčíkové slitiny existuje obrovský trh s aplikacemi, zejména v kontextu rostoucího nedostatku kovových surovin, jako je železo, hliník a měď, na světě. Výhody hořčíku z hlediska surovin a produktů se plně projeví a hořčíková slitina se stane rychle rostoucím technickým materiálem. Vzhledem k rychlému rozvoji hořčíkových kovových materiálů ve světě je pro Čínu jakožto významného producenta a vývozce hořčíkových surovin obzvláště důležité provádět hloubkový teoretický výzkum a vývoj aplikací hořčíkových slitin. V současné době však nízká výtěžnost běžných hořčíkových slitin, nízká odolnost proti tečení, nízká tepelná odolnost a odolnost proti korozi stále představují překážky omezující rozsáhlé využití hořčíkových slitin.
Prvky vzácných zemin mají jedinečnou extranukleární elektronovou strukturu. Proto jako důležitý legující prvek hrají prvky vzácných zemin jedinečnou roli v metalurgii a materiálových oblastech, jako je čištění taveniny slitin, zušlechťování struktury slitin, zlepšení mechanických vlastností slitin a odolnosti proti korozi atd. Jako legující prvky nebo mikrolegující prvky se vzácné zeminy široce používají v oceli a neželezných kovových slitinách. V oblasti hořčíkových slitin, zejména v oblasti žáruvzdorných hořčíkových slitin, si lidé postupně uvědomují vynikající čisticí a zpevňující vlastnosti vzácných zemin. Vzácné zeminy jsou považovány za legující prvek s největší užitnou hodnotou a největším vývojovým potenciálem v žáruvzdorných hořčíkových slitinách a jejich jedinečnou roli nelze nahradit jinými legujícími prvky.
V posledních letech vědci v tuzemsku i v zahraničí rozsáhle spolupracovali s využitím zdrojů hořčíku a vzácných zemin k systematickému studiu slitin hořčíku obsahujících vzácné zeminy. Zároveň se Čchang-čchunský institut aplikované chemie Čínské akademie věd zavázal k výzkumu a vývoji nových slitin hořčíku vzácných zemin s nízkými náklady a vysokým výkonem a dosáhl určitých výsledků. Podporovat vývoj a využití materiálů ze slitin hořčíku vzácných zemin.
Čas zveřejnění: 4. července 2022