3. Производство магния

Схема производства магния

карналлит

Обогащение карналлита

Электрическое получение магния

Рафинирование магния

Чушковый магний

Для производства магния наибольшее распространение получил электролитический способ, сущность которого заключается в получении чистых безводных солей магния (хлористого магния), электролизе этих солей в расплавленном состоянии и рафинировании металлического магния.

Основным сырьем для получения магния являются карналлит (MgCl2*KCL*6H2O), магнезит (MgCO3), доломит (СаСОз • MgC03), бишофит (MgCl2*6H2O). Наибольшее количество магния получают из карналлита. Сначала карналлит обогащают и обезвоживают. Безводный карналлит (MgCl2• КС1) используют для приготовления электролита. Электролиз осуществляют в электролизере, футерованном шамотным кирпичом. Анодами служат графитовые пластины, а катодами—стальные пластины. Электролизер заполняют расплавленным электролитом состава 10% MgCl2, 45% CaCI2, 30% NaCI, 15% КСl с небольшими добавками NaF и CaF2. Такой состав электролита необходим для понижения температуры его плавления (720 ±10° С). Для электролитического разложения хлористого магния через электролит пропускают ток. В результате образуются ионы хлора, которые движутся к аноду. Ионы магния движутся к катоду и после разряда выделяются на поверхности, образуя капельки жидкого чернового магния. Магний имеет меньшую плотность, чем электролит, поэтому он всплывает на поверхность, откуда его периодически удаляют вакуумным ковшом. Черновой магний содержит 5% примесей, поэтому его рафинируют переплавкой с флюсами. Для этого черновой магний и флюс, состоящий из MgCl;,, КС1, Bad,, CaF,, NaCI, CaCI;,, нагревают в электропечи до температуры 700—750" С и перемешивают. При этом неметаллические примеси переходят в шлак. Затем печь охлаждают до температуры 670е С и магний разливают в изложницы на чушки.

Сплавы на основе магния

Достоинством магниевых сплавов является высокая удельная прочность. Основными легирующими элементами магниевых сплавов являются Al, Zn, Mn. Для дополнительного легирования используются цирконий, кадмий, церий, ниодим и другие. Механические свойства сплавов магния при t = 20-25⁰ С улучшаются при легировании алюминием, цинком, цирконием, при повышенной – добавкой церия, ниодима и особенно тория. Цирконий и церий оказывают модифицирующее действие на структуру сплавов магния. Особенно эффективно модифицирует цирконий. Цирконий и марганец способствуют устранению или значительному уменьшению влияния примесей железа и никеля на свойства сплавов.

Увеличение растворимости легирующих элементов в магнии с добавлением температуры дает возможность упрочнять магниевые сплавы с помощью закалки или искусственного старения.

Магниевые сплавы хорошо обрабатываются резанием (лучше, чем стали, алюминиевые и медные сплавы), легко шлифуются и полируются. Высокие скорости резания и небольшой расход энергии способствуют снижению стоимости обработки резанием деталей из магниевых сплавов по сравнению с другими сплавами. Они удовлетворительно свариваются контактной роликовой и дуговой сваркой.

К недостаткам магниевых сплавов, наряду с низкой коррозионной стойкостью и малым модулем упругости, следует отнести плохие литейные свойства, склонность к газонасыщению, окислению и воспламенению при их приготовлении. Небольшие добавки бериллия (0,02 – 0,05%) уменьшают склонность к окисляемости, кальция (до 0,2%) – к образованию микрорыхлот в отливках. Плавку и разливку магниевых сплавов ведут под специальными флюсами.

По технологии изготовления магниевые сплавы подразделяют на литейные и деформируемые; по механическим свойствам – на сплавы невысокой и средней прочности, высокопрочные и жаропрочные; по склонности к упрочнению с помощью термической обработки – на сплавы, упрочняемые и неупрочняемые термической обработкой. Для повышения пластичности магниевых сплавов их производят с пониженным содержанием вредных примесей Fe, Ni, Cu (повышенной чистоты).

4. ТИТАН