Horčíková zliatina sa vyznačuje nízkou hmotnosťou, vysokou špecifickou tuhosťou, vysokým tlmením, redukciou vibrácií a hluku, odolnosťou voči elektromagnetickému žiareniu, žiadnym znečistením počas spracovania a recyklácie atď. a bohatými zdrojmi horčíka, ktoré možno využiť pre trvalo udržateľný rozvoj. Preto je horčíková zliatina známa ako „ľahký a zelený konštrukčný materiál 21. storočia“. Ukazuje sa, že s prílevom nízkej hmotnosti, úspory energie a znižovania emisií v spracovateľskom priemysle v 21. storočí bude trend, že horčíková zliatina bude hrať dôležitejšiu úlohu, naznačuje aj to, že sa zmení priemyselná štruktúra globálnych kovových materiálov vrátane Číny. Tradičné horčíkové zliatiny však majú určité slabiny, ako je ľahká oxidácia a horenie, žiadna odolnosť voči korózii, nízka odolnosť voči tečeniu pri vysokých teplotách a nízka pevnosť pri vysokých teplotách.
Teória a prax ukazujú, že vzácne zeminy sú najúčinnejším, najpraktickejším a najsľubnejším legujúcim prvkom na prekonanie týchto nedostatkov. Preto je veľmi dôležité využiť bohaté čínske zdroje horčíka a vzácnych zemín, vedecky ich rozvíjať a využívať, vyvinúť sériu zliatin horčíka na báze vzácnych zemín s čínskymi charakteristikami a premeniť výhody zdrojov na technologické a ekonomické výhody.
Uplatňovanie koncepcie vedeckého rozvoja, cesta trvalo udržateľného rozvoja, praktizovanie novej industrializácie šetriacej zdroje a šetrnej k životnému prostrediu a poskytovanie ľahkých, pokročilých a lacných podporných materiálov zo zliatin vzácnych zemín a horčíka pre letectvo, kozmonautiku, dopravu, priemysel „Tri C“ a všetky výrobné odvetvia sa stali horúcimi bodmi a kľúčovými úlohami krajiny, priemyslu a mnohých výskumníkov. Očakáva sa, že zliatina vzácnych zemín a horčíka s pokročilým výkonom a nízkou cenou sa stane prelomovým bodom a rozvojovou silou pre rozšírenie použitia zliatin horčíka.
V roku 1808 Humphrey Davey prvýkrát frakcionoval ortuť a horčík z amalgámu a v roku 1852 Bunsen prvýkrát elektrolyzoval horčík z chloridu horečnatého. Odvtedy sa horčík a jeho zliatiny objavili na historickej scéne ako nový materiál. Horčík a jeho zliatiny sa počas druhej svetovej vojny vyvíjali míľovými krokmi. Avšak kvôli nízkej pevnosti čistého horčíka je ťažké ho použiť ako konštrukčný materiál na priemyselné použitie. Jednou z hlavných metód na zlepšenie pevnosti horčíka je legovanie, teda pridávanie iných druhov legujúcich prvkov na zlepšenie pevnosti horčíka prostredníctvom tuhého roztoku, zrážania, zjemňovania zŕn a disperzného spevňovania, aby spĺňal požiadavky daného pracovného prostredia.
Je to hlavný legujúci prvok zliatiny horčíka vzácnych zemín a väčšina vyvinutých žiaruvzdorných zliatin horčíka obsahuje prvky vzácnych zemín. Zliatina horčíka vzácnych zemín sa vyznačuje vysokou tepelnou odolnosťou a vysokou pevnosťou. V počiatočnom výskume zliatin horčíka sa však vzácne zeminy používali len v špecifických materiáloch kvôli svojej vysokej cene. Zliatina horčíka vzácnych zemín sa používa hlavne vo vojenskom a leteckom priemysle. S rozvojom sociálnej ekonomiky sa však kladú vyššie požiadavky na vlastnosti zliatin horčíka a so znižovaním nákladov na vzácne zeminy sa zliatiny horčíka vzácnych zemín výrazne rozšírili vo vojenských a civilných oblastiach, ako je letecký a kozmický priemysel, rakety, automobily, elektronická komunikácia, prístrojová technika atď. Vo všeobecnosti možno vývoj zliatin horčíka vzácnych zemín rozdeliť do štyroch etáp:
Prvá fáza: V 30. rokoch 20. storočia sa zistilo, že pridanie prvkov vzácnych zemín do zliatiny Mg-Al by mohlo zlepšiť jej výkonnosť pri vysokých teplotách.
Druhá etapa: V roku 1947 Sauerwarld objavil, že pridanie Zr do zliatiny Mg-RE môže účinne zjemniť zrno zliatiny. Tento objav vyriešil technologický problém zliatin vzácnych zemín na báze horčíka a skutočne položil základy pre výskum a aplikáciu žiaruvzdorných zliatin vzácnych zemín na báze horčíka.
Tretia etapa: V roku 1979 Drits a ďalší zistili, že pridanie ytrómu (Y) má veľmi priaznivý vplyv na horčíkovú zliatinu, čo bol ďalší dôležitý objav vo vývoji žiaruvzdornej zliatiny vzácnych zemín na báze horčíka. Na tomto základe bola vyvinutá séria zliatin typu WE s tepelnou odolnosťou a vysokou pevnosťou. Medzi nimi sú pevnosť v ťahu, únavová pevnosť a odolnosť proti tečeniu zliatiny WE54 porovnateľné s pevnosťou liatej hliníkovej zliatiny pri izbovej teplote a vysokej teplote.
Štvrtá etapa: Ide najmä o prieskum zliatin Mg-HRE (ťažkých prvkov vzácnych zemín) od 90. rokov 20. storočia s cieľom získať horčíkovú zliatinu s vynikajúcim výkonom a uspokojením potrieb high-tech oblastí. Pre ťažké prvky vzácnych zemín, s výnimkou Eu a Yb, je maximálna rozpustnosť v tuhej látke v horčíku približne 10 % až 28 % a maximum môže dosiahnuť 41 %. V porovnaní s ľahkými prvkami vzácnych zemín majú ťažké prvky vzácnych zemín vyššiu rozpustnosť v tuhej látke. Okrem toho rozpustnosť v tuhej látke rýchlo klesá s klesajúcou teplotou, čo má priaznivý vplyv na spevňovanie tuhého roztoku a spevňovanie precipitáciou.
Pre horčíkové zliatiny existuje obrovský trh s aplikáciami, najmä vzhľadom na rastúci nedostatok kovových surovín, ako je železo, hliník a meď, na svete. Výhody zdrojov a produktov horčíka sa naplno prejavia a horčíková zliatina sa stane rýchlo rastúcim technickým materiálom. Vzhľadom na rýchly rozvoj kovových horčíkových materiálov na svete je pre Čínu ako hlavného výrobcu a vývozcu horčíkových surovín obzvlášť dôležité vykonávať hĺbkový teoretický výskum a vývoj aplikácií horčíkových zliatin. V súčasnosti sú však nízky výťažok bežných horčíkových zliatin, nízka odolnosť voči tečeniu, nízka tepelná odolnosť a odolnosť voči korózii stále prekážkami, ktoré obmedzujú rozsiahle využitie horčíkových zliatin.
Prvky vzácnych zemín majú jedinečnú extranukleárnu elektrónovú štruktúru. Preto ako dôležitý legujúci prvok zohrávajú prvky vzácnych zemín jedinečnú úlohu v metalurgii a materiáloch, ako je čistenie taveniny zliatin, zušľachťovanie štruktúry zliatin, zlepšenie mechanických vlastností zliatin a odolnosti proti korózii atď. Ako legujúce prvky alebo mikrolegujúce prvky sa vzácne zeminy široko používajú v oceli a zliatinách neželezných kovov. V oblasti horčíkových zliatin, najmä v oblasti žiaruvzdorných horčíkových zliatin, si ľudia postupne uvedomujú vynikajúce čistiace a spevňujúce vlastnosti vzácnych zemín. Vzácna zemina sa považuje za legujúci prvok s najväčšou úžitkovou hodnotou a najväčším vývojovým potenciálom v oblasti žiaruvzdorných horčíkových zliatin a jej jedinečnú úlohu nemožno nahradiť inými legujúcimi prvkami.
V posledných rokoch výskumníci doma aj v zahraničí uskutočnili rozsiahlu spoluprácu a systematicky skúmali horčíkové zliatiny obsahujúce vzácne zeminy s využitím zdrojov horčíka a vzácnych zemín. Zároveň sa Čchang-čchunský inštitút aplikovanej chémie Čínskej akadémie vied zaviazal skúmať a vyvíjať nové horčíkové zliatiny vzácnych zemín s nízkymi nákladmi a vysokým výkonom a dosiahol určité výsledky. Podporovať vývoj a využitie horčíkových zliatin vzácnych zemín.
Čas uverejnenia: 4. júla 2022