Диспрозий в слитках ДиМ-2 в Минске

Слитки диспрозия марки ДиМ-2 — технические характеристики и применение

Слитки диспрозия ДиМ-2 представляют собой литой металл, получаемый методом кальциетермического восстановления фторида диспрозия с последующей вакуумной дистилляцией. Марка ДиМ-2 регламентируется ТУ 48-4-208-72 и относится к категории диспрозия технической чистоты с содержанием основного элемента не менее 99,0 %.

Ключевая особенность ДиМ-2 — контролируемое содержание примесей, определяющее его пригодность для легирования магниевых и алюминиевых сплавов, а также для производства магнитострикционных материалов. В отличие от более чистой марки ДиМ-1, ДиМ-2 допускает повышенное содержание кислорода и железа, что снижает стоимость материала без критической потери функциональных свойств в ряде применений.

Химический состав и примесный профиль

Марочный состав диспрозия ДиМ-2 нормирует предельные концентрации примесных элементов, влияющих на поведение металла в высокотемпературных процессах и на свойства конечных изделий. Основные контролируемые примеси — железо, кремний, кальций, кислород и азот. Суммарное содержание редкоземельных примесей (тулий, иттербий, лютеций, гольмий, эрбий) ограничивается на уровне, обеспечивающем стабильность нейтронно-физических характеристик при использовании в ядерной энергетике.

Физико-механические свойства слитков

Диспрозий ДиМ-2 поставляется в виде слитков массой от 0,5 до 5 кг, полученных вакуумной плавкой. Металл характеризуется плотностью 8,55 г/см, температурой плавления 1412 C и температурой кипения 2567 C. Слитки имеют серебристо-серую поверхность без видимых оксидных включений и расслоений. Твёрдость по Бринеллю составляет 55–60 HB, что обеспечивает удовлетворительную обрабатываемость резанием при изготовлении мишеней и заготовок.

Особенность диспрозия ДиМ-2 — склонность к окислению на воздухе при нагреве выше 200 C, поэтому слитки требуют хранения в герметичной таре или в среде инертного газа. При механической обработке необходимо применение СОЖ для предотвращения воспламенения мелкой стружки.

Промышленное применение ДиМ-2

Слитки диспрозия ДиМ-2 востребованы в отраслях, где требуется сочетание высокой температуры плавления, значительного магнитного момента и способности поглощать тепловые нейтроны. Основные направления использования:

• Легирование магниевых сплавов для повышения жаропрочности в авиационном двигателестроении — добавка 5–10 % Dy увеличивает предел ползучести при 300 C
• Производство магнитострикционных сплавов системы Tb-Dy-Fe для гидроакустических преобразователей и ультразвуковых излучателей
• Изготовление мишеней для ионно-плазменного напыления покрытий в микроэлектронике
• Введение в составы алюминиевых сплавов для атомной энергетики как выгорающего поглотителя нейтронов
• Получение интерметаллидов DyNi и DyCo для водородной энергетики — материалов металлогидридных аккумуляторов
• Производство специальных оптических стёкол и люминофоров с добавкой оксида диспрозия

Особенности работы с материалом

При плавке диспрозия ДиМ-2 в вакуумных индукционных печах необходимо использовать тигли из оксида иттрия или нитрида бора — расплавленный диспрозий активно взаимодействует с алюмооксидной и циркониевой керамикой. Разливка ведётся в медные изложницы с водяным охлаждением для получения мелкозернистой структуры слитка. Температура перегрева расплава не должна превышать 150–200 C над температурой плавления во избежание насыщения кислородом.

Для атомной отрасли дополнительно контролируется содержание гадолиния и самария, поскольку эти элементы имеют высокое сечение захвата тепловых нейтронов и могут искажать расчётные характеристики поглощающих элементов. В партиях ДиМ-2, предназначенных для ядерных применений, проводится спектральный анализ каждой плавки с выдачей сертификата соответствия.

Вопросы и ответы