Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Блог


Магний, его свойства

Магний в свободном виде впервые был выделен Деви в начале XIX столетия. В чистом виде и в компактной форме магний был получен французским химиком Бусси в 1828 г. В даль­нейшем Сен-Клер-Девиль и Карон получили магний путем вос­становления расплавленного хлористого магния металлическим натрием.

В нашей стране первые опыты по производству магния были проведены в 1914—1915 гг. П. П. Федотьевым и К. Н. Ворониным.

Магниевая промышленность в СССР создавалась на базе исследований, прове­денных советскими учеными. Многочислен­ные исследования процессов производства магния и изучение физико-химических свойств расплавленных солей, входящих в состав электролита магниевой ванны, были выполнены в период 1929—1936 гг. под руководством видных ученых метал­лургов и электрохимиков П. П. Федотьева, П. Ф. Антипина, Ю. В. Баймакова, В. М. Гуськова, И. Г. Щербакова, и С. В. Карпачева и других. В 30-х годах были пущены первые два магниевых за­вода.

Магний является двухвалентным элементом второй группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева (порядковый номер 12; атомная масса 24,32; устойчивые изотопы: Мg24 (78,98%), Мg25 (10,05%), Мg26 (10,97%); атомный объем 13,99 см3/г-атом, атомный радиус 1,62 А, ионный радиус 0,65 А).

Магний имеет гексагональную кристаллическую структуру, параметры кристаллической решетки с — 5,199 А и а = 3,202 А, отношение с/а = 1,623. Кристаллическая решетка магния представ­лена на рис. 1.

Химические свойства магния определяются присутствием во внешней оболочке его атома двух электронов (3S2), которые он может легко отдавать, приобретая при этом устойчивую конфи­гурацию 2s26. Ввиду этого магний обычно двухвалентен (Mg2+). Однако при определенных условиях, в частности в расплавленных солях, возможно, по-видимому, образование одновалентных ионов магния (Mg+), которым соответствуют соединения низшей валент­ности (субсоединения) : Mg20, MgF, MgCl.

Физические свойства

Отличительным свойством магния является его невысокая плот­ность, Плотность магния в твердом состоянии (при температуре 20° С) равна 1,738 г/см3, а в расплавленном (при температуре плавления) 1,572—1,650 г/см3.

Плотность жидкого магния в зависимости от температуры из­меняется следующим образом:

Температура, °С     680    750    800

Плотность, г/см3 .  1,586 1,569 1,555

Плотность окиси магния равна 3,65 г/см3.

Магний легче железа в 4,5 раза, меди в 5 раз, титана в 2,6 раза и алюминия в 1,5 раза.

Температура плавления магния высокой степени чистоты (99,99%) равна 651° С. Температура кипения при давлении 760 мм рт. ст. составляет 1107±3° С. С понижением давления темпе­ратура кипения магния снижается и при остаточном давлении 2,5 мм рт. ст. магний полностью испаряется (сублимирует). .

Магний обладает высокой упругостью пара, которая опреде­ляется уравнением:

1gр = 9,52-7040/T-1,221gT

где р — давление, мм рт. ст.;

Т — температура, К.

При температуре плавления упругость пара составляет при­мерно 2,5 мм рт. ст., а при 950° С 175 мм рт. ст.

Скрытая теплота плавления (при чистоте 99,93%) равна 70 кал/г, скрытая теплота испарения 1350 кал/г, скрытая теплота возгонки 5995 кал/г. Теплопроводность магния равна 0,376 кал/(см-с/град). Теплоемкость жидкого магния при 651° С составляет 0,300 кал/град. Удельная теплоемкость жидкого магния при 20° С составляет 0,25 кал/(г-град), при 0° С 0,23 кал/(г-град), в интервале 0—100° С 0,246 кал/(г-град).

Коэффициент линейного расширения а (град -1) поликристал- лического магния при 100° С составляет 26,1-10-6, при 300° С 27,9-10-6 и при 500° С 29,8 -10-6, монокристаллического магния при температурах 15—35° С вдоль оси а 27·10-6, вдоль оси с 24,3-10-6.

Коэффициент объемного расширения твердого магния в интер­вале 0—310° С равен 82,5·10-6 град-1, жидкого магния в интер­вале 651—800° С 380-10-6 град-1.

Усадка при переходе из жидкого состояния в твердое состав­ляет 3,97—4,2% от удельного объема жидкого металла. Усадка в твердом состоянии в интервале 649—20° С равна 2%.

Величина поверхностного натяжения магния составляет 563 дин/см при 681° С и 502 дин/см при 894° С. Добавки лития кальция, сурьмы, стронция, свинца, бария и висмута в количе­стве 0,2—0,3% (ат.) заметно снижают поверхностное натяжение магния.

Вязкость чистого магния вблизи температуры плавления со­ставляет 0,0123—0,0125П. Магнитная проницаемость равна 0,000012, удельная магнитная восприимчивость 0,000055 единиц GGS. Отражаемость в видимой и в ИК-областях спектра при дли­нах волны λ имеет следующие значения:

λ, мкм                  0,5  1,0  3,0  9,0

Отражаемость, %  72   74   80   93

Скорость распространения звука в твердом магнии составляет 4800 м/с. Скорость распространения ультразвука в твердом ма­гнии равна 5,8 м/с. Энергия активации процесса самодиффузии жидкого магния 31,7 ккал/г-атом.

Электрические свойства

Электропроводность магния составляет 38,6% от электропровод­ности меди. Удельное электросопротивление магния связано с кри­сталлической ориентацией. Электросопротивление деформирован­ных полуфабрикатов выше, чем литых деталей. Удельное элект­росопротивление при 20° С равно 0,047 Ом-мм2/м.

Зависимость удельного электросопротивления чистого магния от температуры показана на рис. 2. Зависимость удельной элек­тропроводности магния от различных легирующих элементов приведена на рис. 3. Температурный коэффициент электросопро­тивления (0—100° С) равен 386-10“5 град-1.

Нормальный потенциал по отношению к нормальному элект­роду равен 2,38 В, к водородному электроду 1,55 В и к коломелевому 1,63 В.

Перенапряжение водорода для литого металла составляет 0,30 В.

Механические свойства

Магний в литом состоянии имеет низкие механические свойства: предел прочности 8—11 кгс/мм2, предел текучести 2,6 кгс/мм2, относительное удлинение 6—8%, твердость НВ 30, модуль упругости 4500 кгс/мм2, коэффициент Пуассона 0,33.

Легирование магния алюминием, цинком, цирконием способ­ствует значительному повышению прочностных характеристик.

Химическая активность

Магний характеризуется высокой химической активностью: энер­гия образования его соединений с кислородом и галоидами очень велика. Ниже приведены термические константы магния и некоторых его соединений:

 

 

Mg

МгС12

МдР2

Температура плавления, °С 

651

2800

712

1396

Температура кипения, °С

1107

3600

1412

2239

Скрытая теплота плавления, ккал/моль

2,16

18,5

8,1

5,9

Скрытая теплота испарения, ккал/моль

32,552

-

32,69

69,8

Теплоемкость при 25° С кал/г-атоМ‘ГраД

5,71

9,03

17,04

 

Стандартная теплота образования соединений, ккал/г-атом 

 

146,1

76,65

131,9

Стандартная энтропия при 25° С, кал/г-атом-град

7,77

6,55

21,40

14,0

Серебристо-белый с сильным блеском металл быстро тускнеет на воздухе из-за образования на поверхности тонкой пленки окиси магния с кубической ионной решеткой, параметр которой а = 4,192 А. Теплота образования окиси магния 1/2O2 = MgO при 25° С составляет 145,8 кал/г-атом.

При температурах ниже 450°С тонкая окисная пленка обладает защитными свойствами. При более высоких температурах пленка становится неустойчивой и разрушается, вследствие чего облег­чается доступ кислорода к поверхности металла.

При возрастании скорости окисления, когда образующееся тепло не может быстро отводиться, магний воспламеняется. При атмосферном давлении температура воспламенения магния в ки­слороде и на воздухе равна 623° С.

Медь, никель, олово, цинк, алюминий увеличивают скорость окисления сплава на воздухе при повышенных температурах (медь и никель дают наиболее сильное увеличение). Свинец, се­ребро, кадмий, таллий мало влияют на скорость окисления. Присадки редкоземельных металлов — церия и лантана—не­сколько замедляют процесс окисления магния на воздухе при на­греве.

Расплавленный магний очень бурно реагирует с железной ока­линой; экзотермическая реакция сопровождается выделением большого количества тепла:

4Mg + Fе304 = 4MgO + 3Fе + 308 ккал,

Mg + FеО = MgO + Ре + 805 ккал.

В отличие от алюминия магний не взаимодействует с раство­рами едких щелочей и устойчив по отношению к фтористым сое­динениям и плавиковой кислоте; на магний не действуют керо­син, бензин, минеральные масла. С водой, особенно содержащей соли, магний реагирует, выделяя водород и образуя студенистый осадок гидроокиси. Особенно интенсивно растворяется магний в разбавленных минеральных кислотах. Магний является энер­гичным восстановителем, вытесняя менее активные металлы из их соединений.

Области применения магния и сплавов на его основе в совре­менной технике определяются прежде всего их низкой плотностью в сочетании с высокими прочностными характеристиками. Магние­вые сплавы в качестве конструкционного материала применяются во многих отраслях народного хозяйства.

Типичные примеси в чушковом магнии и их влияние на коррозию

Магний поставляется в форме чушек массой 8±1 кг. Чушки в срезе не должны иметь продуктов коррозии, флюсовых включений общей площадью более 4 мм2 в трех испытанных изломах от пар­тии, а также других посторонних включений.

Таблица 1 - Содержание примесей в магнии различных марок

Марка (ГОСТ 804—72) ч

Мg, %, не менее (по раз­ности)

Содержание примесей, %

Всего регла- менги­ру емых при­месей

Si

Ni

Сu

А1

Мn

С1-

Мг96

Мг95

Мг90

99,96

99,95

99,90

0,004

0,004

0,04

0,005

0,005

0,01

0,002

0,0007

0,001

0,002

0,003

0,005

0,006

0,007

0,02

0,004

0,010

0,04

0,003

0,005

0,005

0,03

0,035

0,1

Содержание примесей в первичном магнии (99,9%) приведено в табл. 1.

Наиболее вредной примесью в магнии является никель, при­сутствие которого в сплаве вызывает интенсивную коррозию изделий. Никель, несмотря на высокие по сравнению с магнием температуру плавления (1455°С) и плотность (8,9 г/см3) и в отли­чие от железа, кобальта и хрома, как это вытекает из двойной диаграммы состояния Mg-Ni, легко растворяется в расплавлен­ном магнии.

В производственных условиях никель может переходить в ма­гний и его сплавы из стальных тиглей. Поэтому тигли для плавки магния и его сплавов рекомендуется изготовлять из стали с ми­нимальным содержанием никеля.

Железо также понижает коррозионную стойкость магния и его сплавов, однако при температурах 650—750° С растворимость железа в магнии очень ограничена. Это явилось основанием для применения железных тиглей и железного инструмента при плавке магниевых сплавов.

В то же время следует учесть, что с повышением температуры растворимость железа в чистом магнии резко возрастает: если при температуре плавления она составляет 0,016—0,026, то при 1200° С достигает 0,84% [5].

Содержание железа в первичном магнии ограничено ГОСТом до 0,04%; типичное содержание железа — в пределах 0,02—0,03%, а в магнии повышенной чистоты 0,005%.

Сопротивление магния коррозии при увеличении в нем при­меси железа с 0,003 до 0,026% снижается примерно в 5 раз.

Медь и кремний также понижают коррозионную стойкость маг­ния и его сплавов, хотя и в меньшей степени, чем никель и железо.

Повысить коррозионную стойкость магния и его сплавов можно путем уменьшения содержания в нем примесей. Разработана тех­нология получения первичного магния высокой чистоты, содержа­щего минимальное количество вредных примесей. На основе та­кого магния путем легирования его чистейшими металлами можно готовить магниевые сплавы с высокой коррозионной стойкостью.




Комментарии