Гафниевый порошок ГФМ-1 в Минске

Гафниевый порошок ГФМ-1: технические характеристики и области применения

Гафниевый порошок марки ГФМ-1 — металлический порошок гафния, получаемый гидридно-дегидридным или натриетермическим способом и предназначенный для производства компактных заготовок методами порошковой металлургии. Марка ГФМ-1 регламентируется техническими условиями и поставляется в виде порошка с содержанием основного металла не менее 99,0–99,5 %. Гафний относится к тугоплавким переходным металлам IVB-группы с температурой плавления 2233 C и высокой способностью к поглощению тепловых нейтронов, что определяет его ключевые области применения.

Физико-химические свойства порошка ГФМ-1

Порошок ГФМ-1 характеризуется развитой удельной поверхностью и повышенной химической активностью по сравнению с компактным металлом. При нагреве на воздухе выше 400 C наблюдается интенсивное окисление с образованием диоксида гафния HfO. Порошок склонен к пирофорности в дисперсных фракциях, поэтому хранение и транспортировка осуществляются в герметичной таре под инертным газом или в вакуумированной упаковке.

• Температура плавления гафния — 2233 C
• Плотность компактного металла — 13,31 г/см
• Сечение захвата тепловых нейтронов — 104 барн
• Температура начала интенсивного окисления — 400–450 C
• Модуль упругости — 78 ГПа

Гранулометрический состав и насыпные характеристики

Фракционный состав порошка ГФМ-1 определяется способом получения и последующей классификацией. Для прессования и спекания заготовок применяются фракции с размером частиц от 10 до 160 мкм. Насыпная плотность варьируется в пределах 2,5–4,5 г/см в зависимости от гранулометрии и формы частиц. Частицы имеют преимущественно неправильную оскольчатую или губчатую форму, что обеспечивает хорошую формуемость при холодном прессовании.

Применение порошка ГФМ-1

Основные направления использования гафниевого порошка марки ГФМ-1 связаны с атомной энергетикой, электроникой и специальной металлургией. В реакторостроении гафний применяется для изготовления стержней системы управления и защиты (СУЗ) водо-водяных энергетических реакторов типа ВВЭР, где используется его высокое сечение захвата тепловых нейтронов. Порошок служит исходным материалом для получения компактных стержней методом холодного прессования с последующим вакуумным спеканием или электронно-лучевой плавкой.

• Изготовление поглощающих стержней СУЗ для реакторов ВВЭР и РБМК
• Производство распыляемых мишеней для магнетронных установок нанесения тонких плёнок HfO в микроэлектронике
• Легирование жаропрочных никелевых сплавов для лопаток газотурбинных двигателей
• Получение геттеров для вакуумных систем и электровакуумных приборов
• Синтез карбида гафния HfC для изготовления огнеупорных элементов и покрытий
• Изготовление электродов для плазменной резки и сварки в среде аргона

Технология переработки

Переработка порошка ГФМ-1 в компактный металл включает холодное одноосное или изостатическое прессование при давлении 200–400 МПа с последующим спеканием в вакууме при 1600–2000 C. Остаточная пористость после спекания не превышает 2–5 %. Для получения особо чистого металла применяется электронно-лучевая зонная плавка, обеспечивающая удаление примесей внедрения — кислорода, азота и углерода. Горячее изостатическое прессование (ГИП) при 1200–1400 C и давлении 100–200 МПа позволяет достичь плотности 99,5 % от теоретической.

Условия хранения и меры безопасности

Порошок ГФМ-1 хранится в герметичных металлических контейнерах, заполненных аргоном или азотом, в сухих отапливаемых помещениях при температуре не выше 30 C и относительной влажности не более 60 %. При работе с порошком применяются средства индивидуальной защиты органов дыхания (респираторы класса P3) и защитные очки. Пыль гафния относится к умеренно опасным веществам; предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны составляет 0,5 мг/м. Запрещается использование открытого пламени и искрообразующего инструмента вблизи мест хранения.

Вопросы и ответы