Свойства магния

СВОЙСТВА МАГНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ  

Магний — серебристо-белый металл. Он расположен во второй группе Периодической системы Д. И. Менделеева рядом с алюминием. В свободном атоме магния имеется ядро и двенадцать электронов. Два электрона, находящиеся на внешней орбите 3s атома, и легко могут быть оторваны, что приводит к образованию иона Mg2+, поэтому он двухвалентен во всех соединениях, известных в настоящее время.

Природный магний состоит из смеси трех стабильных изотопов. Причем искусственный изотоп Mg2+ с полураспадом 21,3 ч может быть применен в качестве радиоактивного индикатора. Кристаллы магния обладают компактной гексагональной структурой.

Важнейшее физическое свойство магния — малая плотности равная 1,738 г/см3 (при 20° С) и 1,584 г/см3 в точке плавления в жидком состоянии. Заслуживает внимания и значительная упругость паров магния при температуре выше 500° С (табл.).

Таблица. Давление насыщенных паров магния при различных температурах

Температура, °С Упругость насыщенного пара Температура, °С Упругость насыщенного пара
мм рт. ст. кН/м2 мм рт. ст. кн2
227

527

627

650

727

1 ,26•10-7

0,15

1,62

~2,5

~8,0

0,17•10-7

0,02

0,216

0,33

1,06

827

927

1027

1107

36,4

127

380

760

4,85

16,9

50,6

101,3

При хранении магния в сухом воздухе на его поверхности образуется окисная пленка, предохраняющая металл при небольшом нагревании (до 200° С) от дальнейшего окисления; в этих условиях коррозионная стойкость чистого магния превышает стойкость технического железа. Магний нестоек в водных раствоpax солей (кроме фтористых) и растворяется во многих мирных и органических кислотах. Коррозионная стойкость магния резко снижается с увеличением в нем примесей, особенно меди и никеля.

Магний в виде слитков или изделий не огнеопасен. Возгорание магния может произойти лишь при температуре, близкой к точке его плавления (651° С) или после расплавления, если магний не будет изолирован от кислорода воздуха. Применение покровного флюса обеспечивает безопасное плавление и нагревание этого металла. Порошкообразный магний или тонкая магниевая лента легко загорается 1 от спички и горит ослепительно белым пламенем, что раньше часто использовали при фотографировании. Магний немагнитен и не искрит при ударах или трении.

Механические свойства магния зависят от его чистоты и состояния (литой, деформированный). Предел прочности при 20°С составляет 112,7—196 Н/м2, относительное удлинение 8—11,5%, твердость по Бринеллю 294—352 Н/м2.

Магний применяют главным образом в виде сплавов. Для улучшения механических и технологических свойств в магний добавляют алюминий и цинк; добавка ма рганца увеличивает его коррозионную стойкость. В последние годы появились новые сплавы, содержащие цирконий и торий. Эти сплавы обладают повышенной жаропрочностью. В космической и ракетной технике стали находить применение сверхлегкие сплавы с добавками лития.

Магниевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами, поддаются обработке давлением, что позволяет получать листы, прутки, трубы, свариваются и легко обрабатываются резанием. Они хорошо поглощают вибрацию и обладают удельной прочностью более высокой, чем алюминиевые сплавы и углеродистые стали.

Эти свойства наряду с малой плотностью дают возможность широко применять магниевые сплавы при изготовлении различных деталей авиационных и автомобильных двигателей. Кроме того, сплавы устойчивы против воздействия масел и бензина, немагнитны и не дают искры при трении и ударе.

Современные самолеты насчитывают до 400 наименований деталей из магниевых сплавов массой иногда больше 1 т. В машиностроении и приборостроении успешно применяются магниевые сплавы для изготовления перфораторов, переносных лесозаготовительных пил и. другого механизированного инструмента; кино- и фотоаппаратов, малогабаритных переносных пишущих и счетных машин я других приборов.

Магний практически не образует сплавов с ураном, устойчив к воздействию СО2 до 500° С и обладает хорошей теплопроводностью. Сочетание этих свойств позволило применять магниевые сплавы для капсюль ядерного горючего, оболочек тепловыделяющих элементов ядерных реакторов и резервуаров для ядерного горючего.

Стандартный электродный потенциал магния значительно отрицательнее железа, что позволяет его успешно применять для протекторной защиты паровых котлов, трубчатых холодильников и при строительстве морских судов. В последнее время получают признание гальванические элементы с магниевыми анодами, характеризующиеся большой емкостью, постоянством напряжения и выгодным соотношением силы тока и массы элемента.

Главным потребителем магния является сама металлургия (в США почти 30%). Благодаря высокому сродству к галогенам и кислороду магний широко применяют для восстановления дорогостоящих металлов из соединений. В значительных количествах восстанавливают магнием титан, цирконий и торий из их хлоридов; бериллий, скандий и уран — из их фторидов, бор из его окиси.

Магний применяют как легирующую добавку ко многим алюминиевым сплавам (авиаль, магналий, дуралюмин и т. д.). Его широко используют для модифицирования чугуна, так как он способствует образованию шаровидного графита и резко повышает прочностные характеристики чугуна.

Известно применение жидкого магния в качестве растворителя для извлечения плутония из урана.

Способность магния давать яркий свет и высокую температуру при горении использовалась в военной технике (производство осветительных ракет, трассирующих и зажигательных снарядов и авиабомб). Этим объясняется резкое увеличение производства магния в годы войны.

 

Статья на тему Свойства магния