Слитки тербия ТУ 48-4-209-72 — металл высокой чистоты для магнитострикционных и магнитных систем
Слитки тербия, выпускаемые по ТУ 48-4-209-72, представляют собой литой металл с контролируемым содержанием примесей, предназначенный для дальнейшего передела в прокат, порошки и лигатуры. Технические условия регламентируют химический состав, при котором суммарное содержание редкоземельных примесей не превышает 0,1–0,5 % в зависимости от марки, а содержание газовых примесей (кислорода, азота) ограничивается на уровне 0,05–0,1 %. Металл поставляется в виде слитков массой от 0,5 до 5 кг, полученных методом вакуумной индукционной плавки с последующей кристаллизацией в водоохлаждаемых изложницах.
Основное применение слитков тербия ТУ 48-4-209-72 — производство интерметаллических соединений TbFe, TbDyFe и Tb,Dy,Fe, используемых в качестве активных элементов магнитострикционных преобразователей. Такие материалы востребованы в гидроакустических станциях, ультразвуковых технологических установках, системах точного позиционирования и виброгашения. Кроме того, слитки тербия применяются для легирования магниевых и алюминиевых сплавов, а также в качестве шихтовой заготовки при выращивании монокристаллов для магнитооптических устройств.
Металлургические особенности и контроль качества
Слитки тербия ТУ 48-4-209-72 характеризуются плотностью 8,23 г/см и температурой плавления 1356 C. Металл обладает гексагональной плотноупакованной решёткой с параметрами a = 0,3605 нм, c = 0,5696 нм. При температурах ниже 230 К наблюдается антиферромагнитное упорядочение, что необходимо учитывать при проектировании магнитных систем, работающих в криогенном диапазоне.
Контроль качества слитков включает спектральный анализ на содержание 30 контролируемых примесей, определение газовых включений методом восстановительного плавления и визуальный осмотр поверхности на отсутствие раковин, трещин и неметаллических включений. Допускается наличие усадочной раковины в верхней части слитка, которая удаляется при последующей механической обработке.
Типовые марки и химический состав
| Марка | Содержание Tb, % | Сумма РЗЭ-примесей, % | Fe, % | O, % |
|---|---|---|---|---|
| ТбМ-1 | 99,95 | 0,03 | 0,01 | 0,02 |
| ТбМ-2 | 99,90 | 0,05 | 0,02 | 0,03 |
| ТбМ-3 | 99,50 | 0,20 | 0,05 | 0,05 |
Практические рекомендации по применению
При использовании слитков тербия ТУ 48-4-209-72 в качестве шихты для вакуумной плавки необходимо учитывать высокую химическую активность расплава. Рекомендуется применять тигли из оксида иттрия или вольфрама, исключающие взаимодействие с материалом тигля. Плавку следует проводить в вакууме не хуже 1,3 10 Па с последующей заливкой в медные кристаллизаторы. Для получения гомогенных слитков без ликвации целесообразно использовать метод электронно-лучевого переплава.
Хранение слитков тербия требует защиты от окисления: металл склонен к коррозии во влажной атмосфере с образованием рыхлого оксидного слоя. Рекомендуется хранить слитки в герметичной таре с инертной атмосферой аргона или в вакуумной упаковке. Перед загрузкой в плавильные агрегаты поверхность слитков подвергается механической зачистке и травлению в разбавленной азотной кислоте.
Вопросы и ответы
Какая чистота тербия обеспечивается по ТУ 48-4-209-72?
Технические условия предусматривают выпуск слитков с содержанием основного металла от 99,5 % до 99,95 % в зависимости от марки. Суммарное содержание примесей редкоземельных элементов ограничено на уровне 0,03–0,20 %, что достаточно для большинства магнитострикционных применений.
Какие тигли пригодны для плавки слитков тербия?
Для плавки тербия применяются тигли из оксида иттрия, вольфрама или молибдена. Использование алюмооксидных или кварцевых тиглей недопустимо из-за активного взаимодействия расплава с материалом тигля.
Как транспортировать и хранить слитки тербия?
Слитки транспортируются в герметичных контейнерах с инертным газом или вакуумной упаковкой. Хранение допускается в сухих помещениях при относительной влажности не более 40 % в течение 12 месяцев с момента отгрузки.
Для каких изделий используется тербий из слитков ТУ 48-4-209-72?
Основное назначение — производство магнитострикционных сплавов TbFe и TbDyFe для гидроакустических преобразователей, ультразвуковых излучателей, линейных приводов и систем активного гашения вибраций.
