Виробництво магнію

 Для одержання магнію найбільше поширення одержавши електролітичний спосіб, сутність якого полягає в одержанні чистих безводних солей магнію, електролізі цих солей у розплавленому стані й рафінуванні металевого магнію.

Основною сировиною для одержання магнію є: карналіт, магнезит, доломіт, бішофіт. Найбільша кількість магнію одержують із карналіту. Спочатку карналіт збагачують і збезводнюють. Безводний карналіт використовують для готування електроліту.

Електроліз здійснюють в електролізері, футерованому шамотною цеглою. Анодами служать графітові пластини, а катодами – сталеві пластини. Електролізер заповнюють розплавленим електролітом состава 10 % , 45 % , 30 % , 15 % , з невеликими добавками і . Такий состав електроліту необхідний для зниження температури його плавлення (720 ⁰С). Для електролітичного розкладання хлористого магнію через електроліт пропускають струм. У результаті утворяться іони хлору, які рухаються до анода. Іони магнію рухаються до катода й після розряду виділяються на поверхні, утворюючи крапельки рідкого чорнового магнію. Магній має меншу щільність, чим електроліт, тому він спливає на поверхню, звідки його періодично видаляють вакуумним ковшем.

Чорновий магній містить 5 % домішок, тому його рафінують переплавленням із флюсами. Для цього чорновий магній і флюс, що складається з , нагрівають у печі до температури 700…750⁰З і перемішують. При цьому неметалічні домішки переходять у шлаки. Потім пекти прохолоджують до температури 670 ⁰С и магній розливають в ізложниці на чушки.

Лекція Матеріалознавство. Особливості атомно-кристалічної будови металів.

 

 

Матеріалознавство - це наука про взаємозв'язок електронної будови, структури матеріалів з їхньою сполукою, фізичними, хімічними, технологічними й експлуатаційними властивостями.

Створення наукових основ металознавства по праву належить. Чернову Д.К., що встановив критичні температури фазових перетворень у сталях і їхній зв'язок з кількістю вуглецю в сталях. Цим були закладені основи для найважливішої в металознавстві діаграми стану залізовуглецевих сплавів.

Відкриттям алотропічних перетворень у сталі, Чернов заклав фундамент термічної обробки стали. Критичні крапки в сталі, дозволили раціонально вибирати температуру її загартування, відпустки й пластичної деформації у виробничих умовах.

У своїх роботах із кристалізації стали, і будові злитка Чернов виклала основні положення теорії лиття, що не втратили свого наукового й практичного значення в цей час.

Великий російський металург Аносов П.П. уперше застосував мікроскоп для дослідження структури металів. Йому належить пріоритет у створенні легованих сталей. Розробив теорію й технологію виготовлення клинків з булатної сталі. З його робіт стало ясно, що так званий булатний візерунок на поверхні стали, безпосередньо залежить від її внутрішньої структури.

В 1873-1876 р. Гиббс виклав основні закони фазової рівноваги й, зокрема, правило фаз, ґрунтуючись на законах термодинаміки. Для рішення практичних завдань знання фазової рівноваги в тій або іншій системі необхідно, але не досить для визначення сполуки й відносної кількості фаз. Обов'язково знати структуру сплавів, тобто атомна будова фаз, що становлять сплав, а також розподіл, розмір і форму кристалів кожної фази.

Визначення атомної будови фаз стало можливим після відкриття Лауе (1912 г), що показало, що атоми в кристалі регулярно заповнюють простір, утворюючи просторову дифракційну решітку, і що рентгенівські промені мають хвильову природу. Дифракція рентгенівських променів на такій решітці дає можливість досліджувати будову кристалів.

Останнім часом для структурного аналізу, крім рентгенівських променів, використовують електрони й нейтрони. Відповідні методи дослідження називаються електронографією і нейтронографією. Електронні оптики дозволила вдосконалити мікроскопію. У цей час на електронних мікроскопах корисне максимальне збільшення доведене до 100000 разів.

У п’ятдесятих роках, коли почалося дослідження природи властивостей металевих матеріалів, було показано, що більшість найбільш важливих властивостей, у тому числі опір пластичної деформації й руйнуванню в різних умовах навантаження, залежить від особливостей тонкого кристалічної будови. Ці висновки сприяв залученню фізичних теорій про будову реальних металів для пояснення багатьох незрозумілих явищ і для конструювання сплавів із заданими механічними властивостями. Завдяки теорії дислокацій, удалося одержати достовірні відомості про зміни в металах при їхній пластичній деформації.

Особливо інтенсивно розвивається металознавство в останні десятиліття. Це пояснюється потребою в нових матеріалах для дослідження космосу, розвитку електроніки, атомної енергетики.

Основними напрямками в розвитку металознавства є розробка способів виробництва чистих і надчистих металів, властивості яких сильно відрізняються від властивостей металів технічної чистоти, з якими переважно працюють. Генеральним завданням матеріалознавства є створення матеріалів із заздалегідь розрахованими властивостями стосовно до заданих параметрів і умов роботи. Велика увага приділяється вивченню металів в екстремальних умовах (низькі й високі температури й тиск).

Дотепер основною матеріальною базою машинобудування служить чорна металургія, що робить стали й чавуни. Ці матеріали мають багато позитивних якостей і в першу чергу забезпечують високу конструкційну міцність деталей машин. Однак ці класичні матеріали мають такі недоліки як більша щільність, низька корозійна стійкість. Втрати від корозії становлять 20% річного виробництва сталі й чавуну. Тому, за даними наукових досліджень, через 20...40 років всі розвинені країни перешикуються на масове використання металевих сплавів на базі титану, магнію, алюмінію. Ці легкі й міцні сплави дозволяють в 2-3рази полегшити верстати й машини, в 10 разів зменшити витрати на ремонт.

По даним інституту ім'я Байкова А.Н. у нашій країні є всі умови щоб у плині 10...15 років машинобудування могло перейти на випуск алюмінієво-титанової рухливої техніки, що відрізняється легкістю, корозійною стійкістю й більшим безремонтним ресурсом.

Важливе значення має усунення відставання нашої країни в області використання нових матеріалів замість традиційних (металевих) - пластмас, кераміки, матеріалів порошкової металургії, особливо композиційних матеріалів, що заощаджує дефіцитні метали, знижує витрати енергії на виробництво матеріалів, зменшує масу виробів.

Розрахунками встановлено, що заміна ряду металевих деталей легкового автомобіля на географічно з епоксидної смоли, армованої вуглецевими волокнами, дозволить зменшити масу машини на 40%; вона стане більше міцної; зменшиться витрата палива, різко зросте стійкість проти корозії.