Диспрозий в слитках ТУ 48-4-496-88: технические характеристики и применение
Диспрозий в слитках по ТУ 48-4-496-88 — редкоземельный металл иттриевой подгруппы, получаемый металлотермическим восстановлением из фторидных солей с последующей вакуумной переплавкой. Марка регламентирует массовую долю основного элемента не ниже 99,5 % и лимитирует примеси: тантал, медь, никель, кремний, кальций, железо, а также газообразующие — кислород, азот, водород. Слитки отличаются крупнокристаллической структурой с выраженной текстурой, что учитывается при механической обработке и дальнейшем переделе.
Нормативные параметры поставки
Технические условия устанавливают форму, размеры и состояние поверхности слитков, а также правила приёмки и отбора проб. Контроль химического состава выполняется атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами, содержание газов — методом восстановительного плавления в инертном газе.
| Показатель | Значение | Метод контроля | Единица | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Диспрозий, не менее | 99,5 | АЭС-ИСП | % масс. | основной элемент |
| Кислород | 0,05–0,15 | восстановительное плавление | % масс. | лимитируется |
| Железо | 0,05 | АЭС-ИСП | % масс. | примесь |
| Тантал | 0,01 | масс-спектрометрия | % масс. | типичная примесь |
| Температура плавления | 1407 | справочная | C | физическая константа |
| Плотность | 8,55 | справочная | г/см | при 20 C |
Структура и физико-механические свойства
Слитковый диспрозий кристаллизуется в гексагональной плотноупакованной решётке. Металл парамагнитен, обладает высоким сечением захвата тепловых нейтронов и ярко выраженной температурной зависимостью магнитной восприимчивости. Твёрдость по Бринеллю для литого металла составляет 45–55 HB, предел прочности при растяжении — 90–120 МПа, относительное удлинение — 8–15 %. При нагреве выше 200 C на воздухе интенсивно образуется оксидная плёнка, поэтому механическая обработка и хранение выполняются в инертной среде или под слоем минерального масла.
Области применения
- Управляющие стержни и выгорающие поглотители реакторных установок на тепловых нейтронах, включая ВВЭР и PWR.
- Легирующая добавка в сплавы на основе неодима для повышения коэрцитивной силы постоянных магнитов NdFeB, работающих при 150–200 C.
- Магнитострикционные материалы систем Tb–Dy–Fe для гидроакустических излучателей и прецизионных приводов.
- Мишени для вакуумного магнетронного напыления функциональных покрытий в микроэлектронике.
- Модифицирование жаропрочных никелевых и алюминиевых сплавов в авиадвигателестроении.
- Эталонные образцы и шихта для получения галогенидов диспрозия в металлургии редких земель.
Условия эксплуатации и переработки
Слитки транспортируются в герметичной таре с инертным заполнением. Резка выполняется на ленточнопильных станках с СОЖ, исключающей пирофорное окисление стружки. При вакуумно-дуговом или индукционном переплаве в тиглях из оксида кальция температура расплава поддерживается в диапазоне 1450–1550 C. Готовые изделия сохраняют магнитные и ядерно-физические характеристики в интервале от –196 C до 400 C при отсутствии контакта с влагой и активными газами.
Вопросы и ответы
Какая минимальная чистота диспрозия регламентирована ТУ 48-4-496-88?
Массовая доля основного элемента — не менее 99,5 %. Суммарное содержание лимитируемых примесей, включая тантал, железо и газообразующие, не превышает 0,5 %.
Для чего диспрозий вводят в сплавы NdFeB?
Замещение неодима диспрозием повышает коэрцитивную силу и температурную стабильность магнитов, что критично для тяговых электродвигателей и датчиков, работающих при 150–200 C.
Как хранить слитки диспрозия?
В герметичной таре с инертной атмосферой или под слоем минерального масла при влажности не выше 60 %. Контакт с открытым воздухом приводит к росту оксидной плёнки.
Какое сечение захвата тепловых нейтронов у диспрозия?
Природный диспрозий имеет сечение захвата порядка 930 барн, что определяет его применение в стержнях СУЗ ядерных реакторов.
