A liga de magnésio possui características como leveza, alta rigidez específica, alto amortecimento, redução de vibração e ruído, resistência à radiação eletromagnética, ausência de poluição durante o processamento e a reciclagem, entre outras. Os recursos de magnésio são abundantes e podem ser utilizados para o desenvolvimento sustentável. Portanto, a liga de magnésio é conhecida como "material estrutural leve e ecológico no século XXI". Isso revela que, na onda de leveza, economia de energia e redução de emissões na indústria de manufatura do século XXI, a tendência de que a liga de magnésio desempenhe um papel mais importante também indica que a estrutura industrial de materiais metálicos globais, incluindo a China, mudará. No entanto, as ligas de magnésio tradicionais apresentam algumas fraquezas, como fácil oxidação e combustão, baixa resistência à corrosão, baixa resistência à fluência em altas temperaturas e baixa resistência a altas temperaturas.
A teoria e a prática demonstram que as terras raras são o elemento de liga mais eficaz, prático e promissor para superar essas deficiências. Portanto, é de grande importância aproveitar os abundantes recursos de magnésio e terras raras da China, desenvolvê-los e utilizá-los cientificamente, desenvolver uma série de ligas de magnésio de terras raras com características chinesas e transformar as vantagens dos recursos em vantagens tecnológicas e econômicas.
Praticar o conceito de desenvolvimento científico, seguir o caminho do desenvolvimento sustentável, praticar a nova estrada de industrialização que economiza recursos e é ecologicamente correta, e fornecer materiais de suporte de liga de magnésio de terras raras leves, avançados e de baixo custo para aviação, aeroespacial, transporte, indústrias "Três C" e todas as indústrias de manufatura tornaram-se os pontos mais importantes e tarefas-chave do país, da indústria e de muitos pesquisadores. Espera-se que a liga de magnésio de terras raras com desempenho avançado e baixo preço se torne o ponto de avanço e o poder de desenvolvimento para expandir a aplicação da liga de magnésio.
Em 1808, Humphrey Davey fracionou mercúrio e magnésio do amálgama pela primeira vez, e em 1852 Bunsen eletrolisou magnésio a partir de cloreto de magnésio pela primeira vez. Desde então, o magnésio e suas ligas têm se destacado historicamente como novos materiais. O magnésio e suas ligas desenvolveram-se a passos largos durante a Segunda Guerra Mundial. No entanto, devido à baixa resistência do magnésio puro, é difícil utilizá-lo como material estrutural para aplicações industriais. Um dos principais métodos para melhorar a resistência do magnésio metálico é a liga, ou seja, a adição de outros tipos de elementos de liga para melhorar a resistência do magnésio metálico por meio de solução sólida, precipitação, refinamento de grãos e reforço por dispersão, de modo que ele possa atender aos requisitos de um determinado ambiente de trabalho.
É o principal elemento de liga da liga de magnésio de terras raras, e a maioria das ligas de magnésio resistentes ao calor desenvolvidas contém elementos de terras raras. A liga de magnésio de terras raras possui as características de alta resistência térmica e alta resistência. No entanto, na pesquisa inicial da liga de magnésio, as terras raras eram usadas apenas em materiais específicos devido ao seu alto preço. A liga de magnésio de terras raras é usada principalmente nas áreas militar e aeroespacial. No entanto, com o desenvolvimento da economia social, requisitos mais elevados são impostos para o desempenho da liga de magnésio e, com a redução do custo das terras raras, a liga de magnésio de terras raras foi amplamente expandida em campos militares e civis, como aeroespacial, mísseis, automóveis, comunicação eletrônica, instrumentação e assim por diante. De modo geral, o desenvolvimento da liga de magnésio de terras raras pode ser dividido em quatro etapas:
Primeira etapa: Na década de 1930, descobriu-se que adicionar elementos de terras raras à liga de Mg-Al poderia melhorar o desempenho da liga em altas temperaturas.
A segunda etapa: Em 1947, Sauerwarld descobriu que a adição de Zr à liga de Mg-RE pode refinar eficazmente o grão da liga. Essa descoberta resolveu o problema tecnológico da liga de magnésio de terras raras e realmente lançou as bases para a pesquisa e aplicação de ligas de magnésio de terras raras resistentes ao calor.
Terceira etapa: Em 1979, Drits e outros descobriram que a adição de Y tinha um efeito muito benéfico na liga de magnésio, o que foi outra descoberta importante no desenvolvimento de ligas de magnésio de terras raras resistentes ao calor. Com base nisso, foi desenvolvida uma série de ligas do tipo WE com resistência ao calor e alta resistência mecânica. Entre elas, a resistência à tração, à fadiga e à fluência da liga WE54 são comparáveis às da liga de alumínio fundido à temperatura ambiente e em altas temperaturas.
Quarta etapa: Refere-se principalmente à exploração da liga Mg-HRE (terras raras pesadas) desde a década de 1990, a fim de obter ligas de magnésio com desempenho superior e atender às necessidades de campos de alta tecnologia. Para elementos de terras raras pesadas, exceto Eu e Yb, a solubilidade sólida máxima em magnésio é de cerca de 10% a 28%, podendo chegar a 41%. Em comparação com elementos de terras raras leves, os elementos de terras raras pesadas apresentam maior solubilidade em sólidos. Além disso, a solubilidade em sólidos diminui rapidamente com a diminuição da temperatura, o que tem bons efeitos no fortalecimento por solução sólida e por precipitação.
O mercado de aplicações para ligas de magnésio é enorme, especialmente no contexto da crescente escassez de recursos metálicos como ferro, alumínio e cobre no mundo. As vantagens de recursos e produtos do magnésio serão plenamente exploradas, e a liga de magnésio se tornará um material de engenharia em rápido crescimento. Diante do rápido desenvolvimento de materiais metálicos de magnésio no mundo, a China, como grande produtora e exportadora de recursos de magnésio, torna-se particularmente importante realizar pesquisas teóricas aprofundadas e desenvolver aplicações de ligas de magnésio. No entanto, atualmente, o baixo rendimento dos produtos comuns de ligas de magnésio, a baixa resistência à fluência, a baixa resistência ao calor e a resistência à corrosão ainda são os gargalos que restringem a aplicação em larga escala da liga de magnésio.
Os elementos de terras raras possuem uma estrutura eletrônica extranuclear única. Portanto, como importantes elementos de liga, desempenham um papel único nas áreas de metalurgia e materiais, como purificação de ligas fundidas, refino da estrutura da liga, melhoria das propriedades mecânicas e da resistência à corrosão, etc. Como elementos de liga ou microligantes, as terras raras têm sido amplamente utilizadas em ligas de aço e metais não ferrosos. No campo das ligas de magnésio, especialmente no campo das ligas de magnésio resistentes ao calor, as excelentes propriedades de purificação e reforço das terras raras estão sendo gradualmente reconhecidas pela população. As terras raras são consideradas o elemento de liga com maior valor de uso e maior potencial de desenvolvimento em ligas de magnésio resistentes ao calor, e seu papel único não pode ser substituído por outros elementos de liga.
Nos últimos anos, pesquisadores nacionais e estrangeiros têm realizado ampla cooperação, utilizando recursos de magnésio e terras raras para estudar sistematicamente ligas de magnésio contendo terras raras. Ao mesmo tempo, o Instituto de Química Aplicada de Changchun, da Academia Chinesa de Ciências, está comprometido em explorar e desenvolver novas ligas de magnésio de terras raras com baixo custo e alto desempenho, e tem alcançado certos resultados. Promover o desenvolvimento e a utilização de materiais de liga de magnésio de terras raras.
Horário da publicação: 04/07/2022