Гадолиний в слитках ТУ 48-4-210-72: технические характеристики и применение
Гадолиний в слитках по ТУ 48-4-210-72 — редкоземельный металл иттриевой подгруппы, поставляемый в виде литых слитков с содержанием основного элемента не менее 99,5 %. Технические условия регламентируют химический состав, массу слитка, состояние поверхности и упаковку. Материал относится к группе лантаноидов и обладает уникальным сочетанием ядерно-физических и магнитных свойств.
Физико-химические свойства
Гадолиний — серебристо-белый металл с гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой при нормальных условиях. Температура плавления составляет 1312 C, температура кипения — 3273 C. Плотность — 7,9 г/см. Сечение захвата тепловых нейтронов — одно из самых высоких среди всех стабильных элементов: 49 000 барн. Точка Кюри — 20 C, что обеспечивает ферромагнитные свойства вблизи комнатной температуры. Удельное электрическое сопротивление — 1,31 мкОмм.
Металл активно окисляется на воздухе при нагреве выше 400 C с образованием оксида GdO. Во влажной атмосфере поверхность покрывается гидроксидной плёнкой. Растворим в минеральных кислотах. Слитки по ТУ 48-4-210-72 имеют плотную литую структуру без внутренних раковин и шлаковых включений.
Химический состав по ТУ 48-4-210-72
| Показатель | Массовая доля, % | Метод контроля | Норма | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Гадолиний (основа) | 99,5 | Атомно-эмиссионный | ТУ 48-4-210-72 | Марка ГдМ-1 |
| Железо (Fe) | 0,05 | Спектральный | ТУ 48-4-210-72 | Лимитируемая примесь |
| Кальций (Ca) | 0,03 | Спектральный | ТУ 48-4-210-72 | Остаток восстановителя |
| Кремний (Si) | 0,02 | Спектральный | ТУ 48-4-210-72 | Лимитируемая примесь |
| Редкоземельные примеси | 0,3 | Атомно-эмиссионный | ТУ 48-4-210-72 | Суммарно |
Области применения
- Управляющие стержни и аварийная защита ядерных реакторов типа ВВЭР и PWR — гадолиний вводится в состав поглощающих элементов благодаря сечению захвата 49 000 барн.
- Производство магнитострикционных сплавов системы Tb–Dy–Fe для ультразвуковых преобразователей и гидроакустических излучателей.
- Легирование жаропрочных никелевых и кобальтовых сплавов для лопаток газотурбинных двигателей, работающих при 900–1100 C.
- Изготовление мишеней для магнетронного напыления функциональных покрытий в микроэлектронике.
- Компонент люминофоров и сцинтилляторов на основе GdOS:Tb для медицинских томографов и рентгеновских детекторов.
- Магнитокалорические материалы для систем охлаждения в криогенной технике.
Условия поставки и хранения
Слитки поставляются массой от 0,5 до 5 кг. Поверхность не должна иметь трещин, заусенцев и следов коррозии. Допускается наличие цветов побежалости без нарушения сплошности металла. Упаковка — металлические банки или полиэтиленовые пакеты, помещённые в герметичные контейнеры с инертным газом. Хранение осуществляется в сухих отапливаемых помещениях при относительной влажности не более 70 % и температуре 5–30 C, вдали от источников нагрева и окислителей.
Вопросы и ответы
Какое сечение захвата тепловых нейтронов у гадолиния?
Сечение захвата тепловых нейтронов природного гадолиния составляет 49 000 барн, что является одним из максимальных значений среди стабильных элементов периодической системы.
При какой температуре гадолиний теряет ферромагнитные свойства?
Точка Кюри гадолиния находится вблизи 20 C. При нагреве выше этой температуры материал переходит в парамагнитное состояние.
Какова минимальная чистота гадолиния по ТУ 48-4-210-72?
Технические условия устанавливают массовую долю основного элемента не менее 99,5 % с ограничением по железу, кальцию, кремнию и сумме редкоземельных примесей.
В какой таре поставляются слитки гадолиния?
Слитки упаковываются в герметичные металлические контейнеры с инертным газом или полиэтиленовые пакеты, помещённые в металлические банки, для предотвращения окисления при транспортировке и хранении.
