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
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.
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
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.
Как вам статья?
