Диспрозий в слитках НО-Ж: характеристики, марки и применение
Диспрозий в слитках НО-Ж — металл редкоземельной группы, поставляемый в виде компактных слитков, полученных вакуумно-дуговым или индукционным плавлением. Маркировка НО-Ж указывает на металл высокой чистоты (основной компонент — диспрозий) с регламентированным содержанием примесей: кислорода, углерода, азота, железа и других РЗЭ. Такой продукт предназначен для дальнейшего передела — легирования сплавов, изготовления мишеней, шихты для спекания и производства постоянных магнитов.
Технические параметры слитков
Слитки диспрозия НО-Ж имеют серебристо-серую поверхность с характерным металлическим блеском, склонны к окислению на воздухе с образованием плотной оксидной плёнки. Металл парамагнитен, обладает высоким сечением захвата тепловых нейтронов, что определяет его применение в ядерной энергетике. Температура плавления диспрозия — 1412 C, плотность — 8,55 г/см, модуль упругости — около 61 ГПа.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на передел | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Чистота по Dy | 99,5–99,9 % | ICP-MS | Стабильность магнитных свойств | По ТУ изготовителя |
| Кислород | 0,05 % | Восстановительное плавление | Снижение охрупчивания | Критично для мишеней |
| Углерод | 0,03 % | Спектральный анализ | Образование карбидов | Контроль шихты |
| Железо | 0,10 % | Атомно-абсорбционный | Ферромагнитные включения | Лимитируется |
| Масса слитка | 0,5–5,0 кг | Взвешивание | Загрузка тигля | По заказу |
Марки и формы поставки
Диспрозий металлический выпускается в нескольких градациях чистоты, различающихся содержанием газовых примесей и редкоземельных элементов. Слитки НО-Ж относятся к категории металла с нормированным остаточным содержанием кислорода и углерода, что важно при вводе в расплавы на основе неодим–железо–бор.
- ДиДр-1 — диспрозий металлический повышенной чистоты, сумма РЗЭ 99,9 %
- ДиДр-2 — технический диспрозий, сумма РЗЭ 99,5 %
- НО-Ж — слитки с регламентированным кислородом и углеродом
- Диспрозий-Д — дистиллированный металл для мишеней магнетронного напыления
- Шихта ДиДр — дроблёный металл для вакуумно-индукционной плавки
Применение в промышленности
Основной потребитель диспрозия в слитках НО-Ж — производство высококоэрцитивных постоянных магнитов системы Nd–Fe–B. Введение 2–7 % Dy повышает коэрцитивную силу спечённых магнитов и сохраняет магнитные параметры при нагреве до 180–200 C. Слитки загружают в вакуумно-индукционные печи совместно с неодимом, железом и бором, либо используют для приготовления лигатуры Dy–Fe.
В атомной энергетике диспрозий применяется как выгорающий поглотитель в регулирующих стержнях и тепловыделяющих сборках реакторов на тепловых нейтронах. Высокое сечение захвата (около 930 барн) позволяет управлять реактивностью без частого перемещения органов СУЗ. Слитки переплавляют в стержни или таблетки методом порошковой металлургии.
В электронной промышленности диспрозий служит материалом мишеней для магнетронного распыления плёнок Dy в тонкоплёночных структурах, а также компонентом люминофоров и лазерных кристаллов. В металлургии его вводят в жаропрочные магниевые и алюминиевые сплавы для повышения предела ползучести при 250–350 C.
Условия хранения и обращения
Слитки НО-Ж хранят в герметичной таре под слоем инертного газа или в вакуумной упаковке. Контакт с влажным воздухом приводит к образованию гидроксида диспрозия и потере массы при переплаве. При механической обработке (резка, дробление) применяют защитную атмосферу аргона, поскольку мелкая стружка диспрозия пирофорна. Температурный режим складского хранения — от –20 до +40 C при относительной влажности не выше 60 %.
Вопросы и ответы
Чем диспрозий НО-Ж отличается от технического диспрозия?
Маркировка НО-Ж предполагает нормированное содержание кислорода и углерода, тогда как технический металл может иметь повышенное газосодержание. Это критично при вводе в расплавы Nd–Fe–B, где примеси внедрения снижают коэрцитивную силу.
Какая чистота диспрозия требуется для постоянных магнитов?
Для спечённых магнитов системы Nd–Fe–B применяют диспрозий с суммой РЗЭ не ниже 99,5 % и содержанием кислорода не более 0,05 %. Более высокие примеси приводят к росту немагнитной фазы и падению остаточной индукции.
Почему слитки диспрозия хранят в инертной среде?
Диспрозий активно окисляется на воздухе, особенно при нагреве. Оксидная плёнка и гидроксид нарушают стехиометрию шихты при плавке, поэтому слитки изолируют от влаги и кислорода.
Можно ли дробить слитки НО-Ж на открытом воздухе?
Нет. Мелкая стружка и пыль диспрозия пирофорны. Дробление и резку выполняют в среде аргона или в вакуумных камерах с последующей герметизацией продукта.
