Magnesium zeldzame aardlegering

Mg-legeringen met een hoge chemische activiteit zijn gewoonlijk gevoelig voor zuurstofabsorptie en oxidatie tijdens de verwerking, wat resulteert in de vorming van niet-metalen insluitsels. Deze insluitsels kunnen verschillende vormen aannemen, zoals bolvormig, staafvormig en onregelmatig. Ze hebben het potentieel om de continuïteit van de Mg-matrix te verstoren. De aanwezigheid van deze insluitsels introduceert ook spanningsconcentratie en dient als een bron van defecten, waardoor de mechanische sterkte en corrosieweerstand van de Mg-legering aanzienlijk worden aangetast. Gelukkig kan de toevoeging van RE-elementen de gietprestaties van Mg-legeringen verbeteren. Enerzijds kunnen RE-elementen de vorming van Mg-oxide effectief remmen en bijdragen aan de zuivering van de legeringssmelt. Aan de andere kant helpen ze als oppervlakteactieve elementen de oppervlaktespanning en viscositeit te verminderen, waardoor de vloeibaarheid van de legeringssmelten wordt verbeterd. Bovendien hebben de meeste RE-elementen een hoog smeltpunt, wat de eutectische temperatuur en stabiliteit van de neerslagfase kan verhogen, waardoor het optreden van warmscheuren effectief wordt verminderd.

Smeden is een kunststofvormmethode waarbij onderdelen worden verwerkt door middel van impact en druk. De plasticiteit van Mg-legeringen is echter zeer gevoelig voor procesparameters zoals vervormingssnelheid, vervormingstemperatuur en spanningstoestand. Als gevolg hiervan is het smeedtemperatuurbereik voor Mg-legeringen relatief smal, doorgaans tussen 70 en 150 graden. Bovendien vertonen Mg-legeringen een thermische geleidbaarheid die 2 tot 4 keer hoger is dan die van staal, waardoor het gemakkelijk is om warmtepenetratie te bereiken. Om het smeedproces voor Mg-legeringen te vergemakkelijken, kan de toevoeging van RE helpen bij het bereiken van een snelle verwarming voorafgaand aan het smeden. Het is echter vermeldenswaard dat de snelle temperatuurdaling tijdens het smeden scheuren kan veroorzaken wanneer de smelt van de legering in contact komt met een mal op lage temperatuur. Om dit te verzachten, moeten de mallen worden voorverwarmd tot een relatief hoge temperatuur om hun koeleffect op het werkstuk te verminderen. Bovendien is een nauwkeurige temperatuurbeheersing gedurende het gehele proces cruciaal.