レアアース材 レアアースマグネシウム合金

マグネシウム合金は、軽量、高比剛性、高減衰、振動・騒音低減、電磁放射耐性、加工時やリサイクル時の無公害などの特徴があり、マグネシウム資源は豊富であり、持続可能な発展に利用できます。そのため、マグネシウム合金は「21世紀の軽くて環境に優しい構造材料」と呼ばれています。これは、21世紀の製造業における軽量化、省エネ化、排出ガス削減の潮流の中で、マグネシウム合金がより重要な役割を果たすようになる傾向を示しており、中国を含む世界の金属素材の産業構造が変化することを示している。しかし、従来のマグネシウム合金には、酸化や燃焼しやすい、耐食性がない、高温クリープ耐性が低い、高温強度が低いなどのいくつかの弱点があります。

理論と実践は、レアアースがこれらの弱点を克服する最も効果的で実用的かつ有望な合金元素であることを示しています。したがって、中国の豊富なマグネシウムおよびレアアース資源を活用し、科学的に開発・利用し、中国の特徴を備えた一連のレアアースマグネシウム合金を開発し、資源の優位性を技術的優位性と経済的優位性に変えることは非常に重要である。

科学的発展の概念を実践し、持続可能な発展の道を歩み、省資源で環境に優しい新産業化の道を実践し、航空、航空宇宙、輸送用の軽量、先進的、低コストの希土類マグネシウム合金支持材料を提供する、「3つの」 「C」産業および製造業全般は、国、産業界、多くの研究者のホットスポットであり重要課題となっている。高性能かつ低価格のレアアースマグネシウム合金は、応用拡大のブレークスルーポイントおよび開発力となることが期待される。マグネシウム合金。

1808 年にハンフリー デイビーが初めてアマルガムから水銀とマグネシウムを分別し、1852 年にブンゼンが初めて塩化マグネシウムからマグネシウムを電気分解しました。以来、マグネシウムおよびその合金は新素材として歴史の舞台に登場してきました。マグネシウムとその合金は、第二次世界大戦中に飛躍的に発展しました。しかし、純マグネシウムは強度が低いため、工業用の構造材料として使用することは困難です。マグネシウム金属の強度を向上させる主な方法の1つは合金化です。つまり、他の種類の合金元素を添加して、固溶体、析出、結晶粒微細化、分散強化を通じてマグネシウム金属の強度を向上させ、要件を満たすことができます。与えられた作業環境の。

希土類マグネシウム合金の主な合金元素であり、開発された耐熱マグネシウム合金のほとんどに希土類元素が含まれています。希土類マグネシウム合金は、高温耐性と高強度の特性を持っています。しかし、マグネシウム合金の初期研究では、レアアースは価格が高いため、特定の材料にのみ使用されていました。希土類マグネシウム合金は主に軍事および航空宇宙分野で使用されています。しかし、社会経済の発展に伴い、マグネシウム合金の性能に対するより高い要求が出されており、希土類のコストの削減により、希土類マグネシウム合金は大幅に使用されています。航空宇宙、ミサイル、自動車、電子通信、計装などの軍事および民生分野に拡大されています。一般的に、希土類マグネシウム合金の開発は 4 つの段階に分けられます。

第 1 段階: 1930 年代に、Mg-Al 合金に希土類元素を添加すると、合金の高温性能が向上することが判明しました。

第 2 段階: 1947 年、ザウアーヴァルトは、Mg-RE 合金に Zr を添加すると合金粒子を効果的に微細化できることを発見しました。この発見は希土類マグネシウム合金の技術的問題を解決し、耐熱性希土類マグネシウム合金の研究と応用の基礎を築きました。

第 3 段階: 1979 年、Drits らは、Y の添加がマグネシウム合金に非常に有益な効果をもたらすことを発見しました。これは、耐熱性希土類マグネシウム合金の開発におけるもう 1 つの重要な発見でした。これに基づいて、耐熱性と高強度を備えた一連のWE系合金が開発されました。その中でも、WE54合金の引張強さ、疲労強さ、耐クリープ性は、室温および高温において鋳造アルミニウム合金と同等です。

第4段階：主に1990年代以降、優れた性能を備えたマグネシウム合金を入手し、ハイテク分野のニーズを満たすためにMg-HRE（重希土類）合金の探査を指します。 Eu と Yb を除く重希土類元素の場合、マグネシウムへの最大固溶度は約 10% ～ 28% であり、最大値は 41% に達することがあります。重希土類元素は、軽希土類元素に比べて固溶度が高く、さらに温度の低下とともに固溶度が急激に低下するため、固溶強化と析出強化に優れた効果を発揮します。

マグネシウム合金は巨大な応用市場があり、特に世界的に鉄、アルミニウム、銅などの金属資源不足が深刻化していることを背景に、マグネシウムの資源優位性と製品優位性が最大限に発揮され、マグネシウム合金は世界的にも優れた製品となるでしょう。急上昇するエンジニアリング素材。世界のマグネシウム金属材料の急速な発展に直面して、マグネシウム資源の主要生産国および輸出国である中国は、マグネシウム合金の徹底的な理論研究と応用開発を行うことが特に重要です。しかし、現時点では、一般的なマグネシウム合金製品の歩留まりの低さ、クリープ耐性、耐熱性、耐食性の低さが依然としてマグネシウム合金の大規模用途を制限するボトルネックとなっています。

希土類元素は独特の核外電子構造を持っています。したがって、重要な合金元素として、希土類元素は、合金溶融物の精製、合金構造の精製、合金の機械的特性および耐食性の改善など、冶金および材料分野で独特の役割を果たします。 合金元素またはマイクロ合金元素として、レアアース鋼および非鉄金属合金に広く使用されています。マグネシウム合金の分野、特に耐熱マグネシウム合金の分野では、レアアースの優れた浄化・強化特性が徐々に人々に認知されてきました。レアアースは、耐熱マグネシウム合金の中で最も利用価値があり、最も開発の可能性のある合金元素と考えられており、その独特の役割は他の合金元素で代替することができません。

近年、国内外の研究者が広範な協力を行い、マグネシウムとレアアース資源を利用して、レアアースを含むマグネシウム合金を体系的に研究しています。同時に、中国科学院長春応用化学研究所は、低コストで高性能な新しい希土類マグネシウム合金の探索・開発に注力しており、一定の成果をあげている。希土類マグネシウム合金材料の開発・利用を推進する。 。