Гадолиний в слитках ГдМ-1 в Минске

Гадолиний в слитках ГдМ-1 — технические характеристики и применение

Гадолиний в слитках ГдМ-1 — металлический редкоземельный продукт в форме слитков, получаемый методом восстановительной плавки с последующей вакуумной дистилляцией. Марка ГдМ-1 относится к категории металлического гадолиния высокой чистоты: суммарное содержание примесей не превышает 0,1 %, а массовая доля основного элемента составляет не менее 99,9 %. Слитки поставляются в виде литых заготовок с плотной структурой, без раковин, трещин и посторонних включений на поверхности.

Материал характеризуется высокой температурой плавления — 1312 C, плотностью 7,90 г/см и парамагнитными свойствами в широком диапазоне температур. Гадолиний ГдМ-1 обладает рекордным среди редкоземельных металлов сечением захвата тепловых нейтронов — 49 000 барн, что определяет его основное применение в атомной энергетике. Слитки ГдМ-1 предназначены для дальнейшего передела: механической обработки, прокатки, ковки и изготовления изделий сложной формы.

Химический состав и нормируемые примеси

Состав слитков ГдМ-1 регламентируется техническими условиями на металлический гадолиний. Контроль примесей проводится методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Нормируется содержание следующих групп элементов:

• редкоземельные примеси — самарий, европий, тербий, диспрозий, иттрий;
• примеси цветных металлов — железо, медь, никель, алюминий, кремний;
• газообразующие элементы — кислород, азот, углерод;
• щелочноземельные и щелочные металлы — кальций, натрий, калий.

Суммарное содержание контролируемых примесей в слитках ГдМ-1 не превышает 0,1 %, что обеспечивает стабильность физико-механических характеристик при изготовлении ответственных компонентов. Слитки поставляются с гарантированным химическим составом, подтверждённым паспортом качества предприятия-изготовителя.

Физико-механические свойства слитков ГдМ-1

Гадолиний ГдМ-1 в литом состоянии имеет следующие характеристики: предел прочности при растяжении — 100–140 МПа, относительное удлинение — 15–20 %, твёрдость по Бринеллю — 55–65 HB. Металл пластичен, хорошо поддаётся холодной и горячей деформации. При нагреве до 250–300 C наблюдается переход из гексагональной плотноупакованной решётки в кубическую объёмно-центрированную, что сопровождается изменением магнитных свойств.

Применение слитков ГдМ-1

Основная область использования слитков ГдМ-1 — атомная промышленность. Материал применяется для изготовления регулирующих стержней и аварийной защиты ядерных реакторов, а также для создания поглощающих элементов в системах управления реактивностью. Высокое сечение захвата нейтронов позволяет использовать гадолиний в качестве выгорающего поглотителя в тепловыделяющих сборках.

Помимо ядерной энергетики, слитки ГдМ-1 востребованы в следующих направлениях:

• производство магнитострикционных материалов и сплавов с аномально высоким магнитострикционным эффектом;
• изготовление компонентов магнитокалорических холодильных установок, работающих вблизи точки Кюри (около 20 C);
• легирование специальных сталей и жаропрочных сплавов для повышения стойкости к окислению при высоких температурах;
• создание сцинтилляционных материалов на основе ортогерманата гадолиния для детекторов ионизирующего излучения;
• производство люминофоров для рентгеновских экранов и медицинской диагностической аппаратуры.

Слитки ГдМ-1 поставляются в виде заготовок массой от 0,5 до 5 кг, упакованных в герметичные контейнеры с инертной атмосферой для предотвращения окисления. Металл требует хранения в сухих помещениях при температуре не выше 30 C и относительной влажности не более 60 %. При механической обработке слитков необходимо учитывать пирофорность мелкодисперсной стружки гадолиния и применять соответствующие меры пожарной безопасности.

Вопросы и ответы