Гафниевая полоса ГФИ1 в Минске

Гафниевая полоса ГФИ1: йодидный гафний для ядерных и электронных систем

Гафниевая полоса ГФИ1 — деформированный полуфабрикат из йодидного гафния марки ГФИ-1, полученный методом горячей прокатки слитка с последующей холодной прокаткой и вакуумным отжигом. Марка ГФИ-1 соответствует требованиям ТУ и ASTM B737, содержание основного элемента — не менее 99,9 % (Hf + Zr), при этом цирконий нормируется на уровне 0,5–1,5 % как основная лимитируемая примесь. Йодидное рафинирование обеспечивает низкое содержание газообразующих примесей: кислород — не более 0,05 %, азот — не более 0,01 %, водород — не более 0,002 %.

Полоса поставляется в отожжённом состоянии с рекристаллизованной структурой, обеспечивающей изотропность механических свойств в продольном и поперечном направлениях. Типовые размеры: толщина 0,5–6,0 мм, ширина 50–300 мм, длина мерная или кратная. Кромки — обрезные или необрезные, поверхность — травленая или механически зачищенная без окалины и следов нагартовки.

Технические характеристики полосы ГФИ1

Структура и физико-механические свойства

Йодидный гафний марки ГФИ-1 имеет гексагональную плотноупакованную решётку (ГПУ) с параметрами a = 0,3195 нм, c = 0,5056 нм при 20 C. Отношение c/a = 1,582 близко к идеальному. После холодной прокатки с суммарной степенью обжатия 60–80 % и вакуумного отжига при 750–850 C формируется равноосное зерно размером 20–50 мкм, что подтверждается металлографическим контролем по ГОСТ 5639.

Полоса сохраняет прочностные характеристики при нагреве до 400 C без существенного окисления благодаря плотной оксидной плёнке HfO. Модуль упругости — 78 ГПа, коэффициент Пуассона — 0,37, теплопроводность — 23 Вт/(мК) при 20 C. Удельное электрическое сопротивление — 0,35 мкОмм.

Области применения

• Управляющие стержни и поглощающие элементы реакторов на тепловых нейтронах (ВВЭР, PWR, BWR) — полоса используется как конструкционная основа стержней СУЗ.
• Мишени и катоды для магнетронного распыления в установках ионно-плазменного напыления (Balzers, Leybold) при производстве барьерных слоёв микроэлектроники.
• Геттеры в вакуумных системах: сорбционные насосы, титаново-гафниевые испарители в установках электронно-лучевой сварки.
• Плазменные электроды и сопла в установках плазменной резки и напыления, работающих в среде аргона.
• Легирующие добавки при выплавке жаропрочных никелевых сплавов (ЖС6У, Inconel 718) — вводится в виде полосовой шихты.
• Отражатели и замедлители в исследовательских реакторах на быстрых нейтронах.

Технологические особенности обработки

Гафниевая полоса ГФИ1 поддаётся резке на гильотинных ножницах и лазерных комплексах (волоконный лазер, длина волны 1,07 мкм) без образования микротрещин при толщине до 3 мм. Сварка выполняется в камерах с контролируемой атмосферой аргона высшего сорта (ГОСТ 10157) или в вакууме не хуже 110 Па. Электронно-лучевая сварка обеспечивает глубину проплавления до 8 мм за один проход.

Механическая обработка — точение и фрезерование твердосплавным инструментом (ВК8, ВК10) со скоростью резания 30–60 м/мин. Гафний склонен к налипанию на режущую кромку, поэтому применяется обильное охлаждение СОЖ на масляной основе. Шлифование — кругами из зелёного карбида кремния.

Нормативная база и приёмка

• ТУ 95.166-83 — технические условия на гафний йодидный и изделия из него.
• ASTM B737 — стандартная спецификация на полосы, листы и плиты из гафния и гафниевых сплавов.
• ГОСТ 22536.0 — отбор проб для химического анализа.
• ГОСТ 5639 — определение величины зерна металлографическим методом.
• ГОСТ 1497 — испытания на растяжение при нормальной температуре.
• ISO 6892-1 — международный стандарт на испытания при растяжении.

Вопросы и ответы