» » Свойства и область применения чистого магния
22.09.2015

Свойства магния

Физико-химические свойства. Температура плавления магния 651 °С, температура кипения 1110 °C. На воздухе чистый магний медленно окисляется, покрываясь тонкой окисной пленкой, которая слабо предохраняет металл от дальнейшей коррозии. При нагревании магния в атмосфере азота до 500 °С образуется нитрид магния Mg3N2 — зеленоватый порошок, устойчивый без плавления до 600 °С. Магний слабо реагирует со щелочами и активно с разбавленными минеральными кислотами, выделяя при этом водород. Магний является химически активным металлом; он энергично восстанавливает менее активные металлы из их соединений.
С увеличением чистоты магния возрастает его устойчивость против коррозии. Хлористые соли и примеси металлов Fe, Si, Cu, Ni, Na, К резко понижают коррозионную стойкость магния в жидких средах. Скорость коррозии магния различной чистоты (марки Mг-1, сублимированного магния и очищенного зонной плавкой) в растворе соляной кислоты и хлорида калия представлена в табл. 9.
Скорость коррозии определялась по количеству водорода, выделившегося за один час с 1 см2 поверхности образца магния. Из табл. 9 следует, что содержание примесей существенно влияет на коррозионную стойкость магния. Магний, очищенный зонной плавкой, по коррозионной устойчивости сравним с магнием, очищенным сублимацией.
Свойства и область применения чистого магния

Механические свойства. Чистота магния оказывает значительное влияние на его механические свойства. Неметаллические включения, особенно окись магния, а также примеси меди, натрия и калия понижают его пластичность.
Ниже приведены значения предела текучести и прочности, относительного удлинения и микротвердости магния различной чистоты:
Свойства и область применения чистого магния

Из приведенных данных следует, что с повышением чистоты магния значительно возрастает относительное удлинение и понижаются пределы текучести, прочности, а также микротвердость магния. Магний, очищенный зонной плавкой, по своей прочности не уступает магнию, очищенному сублимацией, а по пластичности превосходит его. Это указывает на меньшее содержание в нем растворенных газов. Расплавленный магний поглощает большее количество водорода (0,26 см3/г), поэтому при кристаллизации металла вследствие выделения избыточного водорода в слитках образуется пористость.
Применение чистого магния

Магний высокой чистоты обладает рядом ценных свойств. Имея малое сечение захвата тепловых нейтронов (0,059 барна), сплавы на основе чистого магния являются хорошим конструкционным материалом в атомных реакторах при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов. Магний высокой чистоты широко применяется и в качестве восстановителя для получения урана из его тетрафторида. При этом резко возрастают требования к содержанию в магнии примесей с большим сечением захвата нейтронов.
Перспективным может быть применение высокочистого магния для синтеза полупроводниковых соединений с элементами IV—VI групп периодической системы Д.И. Менделеева. Ниже приведены свойства полупроводниковых соединений магния с элементами IV группы:
Свойства и область применения чистого магния

Эти соединения могут использоваться в термогенераторах, способных работать при повышенных температурах.
Магний, применяемый для синтеза полупроводниковых соединений, должен содержать минимальное количество электрически активных примесей, таких как медь, железо, бор, а также растворенных газов. Полупроводниковые свойства Mg2Pb были выявлены только после удаления из магния растворенных газов.
Магний чистотой 99,95% применяется как геттер в газоразрядных лампах с накаленным катодом, наполненным ртутью. Чистый магний применяют для изготовления катодов фотоумножителей и счетчиков Гейгера—Мюллера, предназначенных для регистрации излучений, лежащих в коротковолновой области спектра.
При использовании магния в качестве Конструкционного материала ограничивается содержание примесей, понижающих коррозионную стойкость, например, железа и хлоридов.
Выпускаемый отечественной промышленностью первичный магний, согласно ГОСТ 804—56, должен соответствовать по числу и содержанию примесей маркам магния Mг-1 и Mг-2. Ниже приведены предельно допустимые концентрации примесей, %:
Свойства и область применения чистого магния

Чистота магния по стандарту определяется по разности с восемью анализируемыми примесями. Полный анализ такого металла позволяет, однако, обнаружить в нем большое число и других примесей, правда в относительно небольших количествах. С помощью чувствительных методов анализа магния, полученного из морской воды, обнаружено в нем в качестве примесей около 60 различных элементов, содержание которых лежит в пределах 2*10в-4% (Al и Ca) — 6*10в-3% Cl. Характерным для магния, полученного из морской воды, является присутствие в нем примеси бора 4*10в-6%.
В магнии, извлеченном из электролизных ванн, всегда присутствуют примеси хлористых солей MgCl2, KCl, NaCl и CaCl2, захватываемых в виде электролита при отсасывании или вычерпывании магния из катодных ячеек ванны. Из неметаллических примесей в магнии часто присутствует окись магния.
Для рафинирования магния от солей и усреднения состава применяют переплавку его с флюсами. Для получения более чистого магния может быть применено несколько методов: возгонка в вакууме, электролитическое рафинирование и зонная плавка. В настоящее время промышленным способом очистки магния является возгонка его в вакууме.