Las aleaciones de magnesio se caracterizan por su ligereza, alta rigidez específica, alta amortiguación, reducción de vibraciones y ruido, resistencia a la radiación electromagnética, ausencia de contaminación durante el procesamiento y el reciclaje, etc. Además, sus abundantes recursos permiten un desarrollo sostenible. Por ello, se las conoce como "material estructural ligero y ecológico del siglo XXI". Esto revela que, en la era de la ligereza, el ahorro energético y la reducción de emisiones en la industria manufacturera del siglo XXI, la tendencia a que las aleaciones de magnesio desempeñen un papel más importante también indica que la estructura industrial de los materiales metálicos a nivel mundial, incluyendo a China, cambiará. Sin embargo, las aleaciones de magnesio tradicionales presentan algunas debilidades, como su fácil oxidación y combustión, poca resistencia a la corrosión, baja resistencia a la fluencia a altas temperaturas y baja resistencia a altas temperaturas.
La teoría y la práctica demuestran que las tierras raras son el elemento de aleación más eficaz, práctico y prometedor para superar estas deficiencias. Por lo tanto, es fundamental aprovechar los abundantes recursos de magnesio y tierras raras de China, desarrollarlos y utilizarlos científicamente, desarrollar una serie de aleaciones de magnesio y tierras raras con características chinas y convertir las ventajas de estos recursos en ventajas tecnológicas y económicas.
La práctica del concepto de desarrollo científico, la adopción del camino del desarrollo sostenible, la práctica del nuevo camino de industrialización respetuoso con el medio ambiente y que ahorra recursos, y el suministro de materiales de soporte de aleación de magnesio de tierras raras ligeros, avanzados y de bajo costo para la aviación, la industria aeroespacial, el transporte, las industrias de las "Tres C" y todas las industrias manufactureras se han convertido en los puntos calientes y las tareas clave del país, la industria y muchos investigadores. Se espera que la aleación de magnesio de tierras raras con un rendimiento avanzado y un precio bajo se convierta en el punto de inflexión y la potencia de desarrollo para expandir la aplicación de la aleación de magnesio.
En 1808, Humphrey Davey fraccionó por primera vez el mercurio y el magnesio de la amalgama, y en 1852, Bunsen electrolizó el magnesio a partir del cloruro de magnesio por primera vez. Desde entonces, el magnesio y sus aleaciones han tenido un papel destacado en la historia como un nuevo material. El magnesio y sus aleaciones experimentaron un desarrollo a pasos agigantados durante la Segunda Guerra Mundial. Sin embargo, debido a la baja resistencia del magnesio puro, resulta difícil utilizarlo como material estructural para aplicaciones industriales. Uno de los principales métodos para mejorar la resistencia del magnesio metálico es la aleación, es decir, la adición de otros tipos de elementos de aleación para mejorar su resistencia mediante solución sólida, precipitación, refinamiento de grano y endurecimiento por dispersión, de modo que pueda cumplir con los requisitos de un entorno de trabajo determinado.
Es el principal elemento de aleación de tierras raras de magnesio, y la mayoría de las aleaciones de magnesio resistentes al calor desarrolladas contienen tierras raras. Estas aleaciones se caracterizan por su resistencia a altas temperaturas y alta resistencia. Sin embargo, en las primeras investigaciones sobre aleaciones de magnesio, las tierras raras solo se utilizaban en materiales específicos debido a su elevado precio. Estas aleaciones se utilizan principalmente en los sectores militar y aeroespacial. Sin embargo, con el desarrollo de la economía social, se han impuesto mayores requisitos de rendimiento para las aleaciones de magnesio, y con la reducción del coste de las tierras raras, estas aleaciones se han expandido considerablemente en sectores militares y civiles como el aeroespacial, los misiles, la automoción, las comunicaciones electrónicas, la instrumentación, etc. En general, el desarrollo de las aleaciones de tierras raras de magnesio se puede dividir en cuatro etapas:
La primera etapa: En la década de 1930, se descubrió que agregar elementos de tierras raras a la aleación de Mg-Al podía mejorar el rendimiento de la aleación a alta temperatura.
Segunda etapa: En 1947, Sauerwarld descubrió que añadir Zr a la aleación de Mg-RE podía refinar eficazmente el grano de la aleación. Este descubrimiento resolvió el problema tecnológico de la aleación de magnesio de tierras raras y sentó las bases para la investigación y la aplicación de la aleación de magnesio de tierras raras resistente al calor.
Tercera etapa: En 1979, Drits y otros descubrieron que la adición de Y tenía un efecto muy beneficioso en la aleación de magnesio, lo cual constituyó otro descubrimiento importante en el desarrollo de una aleación de magnesio de tierras raras resistente al calor. Sobre esta base, se desarrolló una serie de aleaciones de tipo WE con resistencia al calor y alta resistencia. Entre ellas, la resistencia a la tracción, la resistencia a la fatiga y la resistencia a la fluencia de la aleación WE54 son comparables a las de la aleación de aluminio fundido a temperatura ambiente y a alta temperatura.
Cuarta etapa: Se centra principalmente en la exploración de aleaciones de Mg-HRE (tierras raras pesadas) desde la década de 1990 para obtener aleaciones de magnesio con un rendimiento superior y satisfacer las necesidades de los sectores de alta tecnología. Para los elementos de tierras raras pesadas, excepto Eu e Yb, la solubilidad máxima en sólidos en magnesio es de aproximadamente 10% a 28%, pudiendo alcanzar un máximo del 41%. En comparación con los elementos de tierras raras ligeras, los elementos de tierras raras pesadas presentan una mayor solubilidad en sólidos. Además, la solubilidad en sólidos disminuye rápidamente con la disminución de la temperatura, lo que favorece el fortalecimiento de la solución sólida y la solidificación por precipitación.
Existe un amplio mercado de aplicaciones para las aleaciones de magnesio, especialmente en el contexto de la creciente escasez mundial de recursos metálicos como el hierro, el aluminio y el cobre. Las ventajas de los recursos y productos del magnesio se aprovecharán al máximo, convirtiéndose en un material de ingeniería en rápido crecimiento. Ante el rápido desarrollo de materiales metálicos de magnesio a nivel mundial, China, como importante productor y exportador de recursos de magnesio, reviste especial importancia la investigación teórica exhaustiva y el desarrollo de aplicaciones de las aleaciones de magnesio. Sin embargo, actualmente, el bajo rendimiento de los productos comunes de aleaciones de magnesio, la baja resistencia a la fluencia, la baja resistencia al calor y la resistencia a la corrosión siguen siendo obstáculos que limitan su aplicación a gran escala.
Las tierras raras poseen una estructura electrónica extranuclear única. Por lo tanto, como importantes elementos de aleación, desempeñan un papel fundamental en la metalurgia y los materiales, como la purificación de la masa fundida de aleaciones, el refinamiento de su estructura, la mejora de sus propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión, etc. Como elementos de aleación o microaleación, se han utilizado ampliamente en acero y aleaciones de metales no ferrosos. En el campo de las aleaciones de magnesio, especialmente en las resistentes al calor, las excelentes propiedades de purificación y refuerzo de las tierras raras son cada vez más reconocidas. Se consideran el elemento de aleación con mayor valor de uso y mayor potencial de desarrollo en aleaciones de magnesio resistentes al calor, y su función única no puede ser reemplazada por otros elementos de aleación.
En los últimos años, investigadores nacionales e internacionales han desarrollado una amplia cooperación, utilizando magnesio y tierras raras para estudiar sistemáticamente aleaciones de magnesio que contienen tierras raras. Al mismo tiempo, el Instituto de Química Aplicada de Changchun, de la Academia de Ciencias de China, se ha comprometido a explorar y desarrollar nuevas aleaciones de magnesio y tierras raras de bajo costo y alto rendimiento, y ha logrado ciertos resultados. Promover el desarrollo y la utilización de materiales de aleación de magnesio y tierras raras.
Hora de publicación: 04-jul-2022