Мишметалл – состав, свойства, область применения

Мишметалл – сплав элементов, полученный в промежуточном процессе переплавки руды из редкоземельных элементов. Его основой являются кремний, железо, неодим, лантан, церий и другие. Используют мишметалл в самых разных областях – авиакосмической промышленности, атомной энергетике, металлургии, электронике.

Состав и свойства

Фото мишметалла
Фото мишметалла

Существует несколько видов этого сплава, отличающихся друг от друга химическим составом, который напрямую зависит от месторождения.

В мишметалле содержится:

  • церий – 52%;
  • лантан – 24%;
  • неодим – 18%
  • празеодим – 5%;
  • олово – 1%;
  • железо – до 2%.

Цериевый мишметалл содержит:

  • железо – до 6%;
  • церий – 40-75% (в зависимости от марки металла);
  • другие элементы от 5 до 7 %.

Иногда в сплавы добавляют магний, что помогает защитить их от коррозии. В разных марках процентное содержание химических веществ значительно отличается, что обеспечивает им различные физические характеристики – устойчивости к ползучести и пластичность.

Мишметалл характеризуется высокой стойкостью к вибрациям и воздействию электрического тока. При добавлении к этому сплаву алюминия он получается более жаростойким и пластичным.

Чтобы улучшить механические свойства металлов и снизить ломкость конструкций из них в сплав добавляют водород, азот и серу.

Марки сплавов

Всего существует 3 основных марки мишметаллов, которые отличаются друг от друга по химическому составу. К ним относятся:

  • ТУ 48 4 280 91. Процентное соотношение элементов в этом сплаве следующее: церий – 45%, лантан – 20%, неодим – 15%, железо – 10%.
  • МЦ50Ж6. В составе этой марки содержится: церий – 50%, лантан – 25%, железо – 6%, неодим – 3%.
  • МЦ50Ж3. Химический элементы в этом сплаве имеют следующее процентное соотношение: церий – 60%, лантан – 35%, неодим – 3%, железо – 2,5%.

Каждая из марок мишметалла используется в определенной области.

Методы получения мишметалла

Самый популярный способ получения данных сплавов – электролиз безводных хлоридов РЗМ при температуре 800-950°C. При этом в процессе электролиза должны обязательно присутствовать хлориды щелочных металлов.

Для получения мишметалла используется специальное оборудование. Это аппарат, облицованный внутри огнеупорным материалом из керамических элементов. Зазор между футеровкой и стенкой ванны заполняется сыпучим составом с теплоизоляционными свойствами. Возле дна аппарата смонтированы графитовые аноды с водяным охлаждением.

Требуемая температура для процесса получения сплава выделяется при помощи пропускания тока через него. При этом металл становится жидким, что позволяет зачерпывать его при помощи ковша, которым его разливают в изложницы, разогретые до определенной температуры.

В результате обработки получается сплав, содержащий следующие элементы:

  • редкоземельные элементы – 94-99%;
  • железо – 1-2,5%;
  • кремний – 1%;
  • различные примеси – кальций, алюминий, углерод.

Чистоты сплава добиваются при помощи инертных газов и/или металлов, не вступающих в реакцию с лантаноидами.

На рынок сплав поставляют в виде стержней, пластин, слитков, пирамид, проволоки и порошка.

Область применения

Применение мишметалла в изделиях из чугуна
Применение мишметалла в изделиях из чугуна

Использовать мишметалл начали уже в 1884 году, когда был приобретен патент на него. Изначально его применяли для увеличения яркости в осветительных приборах – газокапильных лампах и светильниках.

В настоящее время область применения сплава гораздо шире. Его используют в :

  • В электронике. При производстве мобильных телефонов, компьютеров, аккумуляторных батарей для смартфонов, повышенной мощности.
  • В медицине. Мишметал присутствует в составе медикаментозных препаратов от морской болезни. Этот элемент эффективно помогает при ее лечении и профилактике.
  • При производстве зажигалок. Устройства, при создании которых использовался мишметалл, легче зажигаются. Обусловлено это тем, что сплав выступает как полифорный состав, позволяющий высекать искру даже при отсутствии прямых источников огня.
  • Мишметалл содержится в составе порошков используемых для полировки оптических и зеркальных поверхностей.
  • Атомная энергетика. При помощи сплава изготавливают стекло для лабораторий, которое обладает защитными функциями от радиационного излучения. Кроме того, такое стекло не изменяет свои характеристики, и не темнеет под воздействием ядерных лучей.
  • Нефтехимическое производство. Мишметалл помогает ускорить некоторые химические реакции, что позволяет увеличить производительность.
  • Сплав используется при производстве чугуна. Он помогает улучшить технические характеристики металла – ковкость и прочность.
  • Мишметал используется при изготовлении других металлов (магния, конструктивных сталей, алюминия) для улучшения их качеств. Он делает их более пластичными и прочными.

Широко применяет мишметалл для изготовления инструментальных сплавов, которые применяются при производстве деталей и штампов точных механизмов и режущих инструментов. Одним из самых востребованных металлов с добавлением сплавов из мишметала является нержавеющая сталь.

Добавление к сплавам мишметалла называют легированием. Используется оно для придания металлам различных характеристик. При этом используют такие сочетания элементов с этим сплавом:

  • хром, ванадий или вольфрам для улучшения качеств стали;
  • никель для изготовления деталей реле и сердечников трансформаторов;
  • кольбат для производства некоторых деталей электромоторов;
  • нихром при производстве нагревательных элементов различных бытовых приборов, в том числе электрических печей;
  • бронза для изготовления пружинящих контактов и пружин;
  • латунь для производства приборов для сетей подачи воды и газа.

Сплав из редкоземельных материалов имеет достаточно высокую стоимость, что значительно влияет на его применения в различных областях.

Принцип воздействия мишметалла на свойства чугуна и стали

В металлургическом производстве данный сплав применяется для модифицирования и раскисления различных видов стали, цветных металлов, чугуна и сплавов на их основе.

При изготовлении металлов на базе углерода и железа он значительно улучшает их технические характеристики:

  • снижают красноломкость за счет препятствия образованию легкоплавких соединений;
  • повышает устойчивость чугуна к эрозии, коррозии и трению скольжения;
  • увеличивает жаропрочность алюминиевых и магниевых сплавов;
  • снижают порог хладноломкости металлов;
  • повышает пластичность и вязкость различных видов стали.

В цветной металлургии мишметалл используется:

  • в качестве модификаторов для тугоплавких элементов;
  • для износостойкости, прочности, получения меньшего коэффициента теплового расширения для алюминия (при изготовлении деталей для двигателей);
  • для повышения жаропрочности при незначительном уменьшении теплопроводности изделий из меди;
  • для улучшения технических характеристик сплавов свинецсодержащих латуней и бронз.

Применение мишметаллов позволяет совершенствовать, значительно ускорить большинство технологических процессов и повысить качество продукции. Поэтому объемы его производства постоянно увеличиваются.

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here