Лигатура Гафний-никель

лигатура гафний-никель

   Гафний-никелевая лигатура — довольно специфический продукт, используется в производстве жаростойких сплавов, применяемых в машиностроении. Гафний замещает алюминий. Для повышения сопротивления ползучести следует увеличить объемную долю за счет введения гафния, который имеет низкую диффузионную подвижность. Гафний чрезвычайно устойчив к коррозии, так как при контакте с воздухом он образует на своей поверхности прочный, непроницаемый оксидный слой.
   Особенности и свойства
   Гафний редок и дорог, прежде всего потому, что его так сложно отделить от циркония, родственного элемента, который химически почти идентичен. Хотя эти два вещества настолько похожи химически, гафний встречается гораздо реже, что увеличивает расходы. Из-за редкости и сложности получения очищенного металла существует несколько промышленных процессов, которые видят потребность в гафнии, особенно с учетом того, что цирконий может выполнять эти функции в большинстве случаев.

   Высокоочищенный образец разрезают на кусочки размером с ноготь из более крупного кристаллического бруска, изготовленного по методу Ван Аркеля-де Бура, для выращивания металлических кристаллов в кварцевом стеклянном корпусе в высоком вакууме. Металлический гафний не обладает известной токсичностью. Металл полностью нерастворим в воде, солевых растворах или химических веществах тела.
   Содержание легирующей добавки (никеля) не более 12 %.
   Гафний — элемент, который редко встречается в континентальной земной коре, и его можно сравнить с бромом и цезием. Минералы циркона циркон и аллендейт содержат его в небольших количествах, в основном 2% от содержания циркония. Циркон альвит — один из немногих минералов, которые содержат больше гафния, чем циркония. Самые крупные резервуары находятся в Австралии и Южной Африке.
   Для отделения гафния от циркония применяются методы экстракции с использованием различной растворимости определенных солей циркония и гафния в специальных растворителях. Другими способами разделения являются ионный обмен фракционной перегонкой. Основным источником циркониевых (и, следовательно, гафниевых) руд являются месторождения тяжелых минеральных песков, руд, пегматитов, в частности месторождения полиметаллов Краун в Маунт-Велд, Западная Австралия. Потенциальным источником гафния являются трахитовые туфы, содержащие редкие циркон-гафниевые силикаты эвдиалит или армстронгит, в Даббо в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Прогнозируется, что запасов гафния хватит до 10 лет, если население мира увеличится и спрос будет расти.
   Гафний заметно повышает пластичность и положительно влияет на служебные характеристики литейных ЖНС. Так, в начале 70-х годов прошлого века в промышленное производство США были введены модернизированные составы, легированные гафнием: сплав В-1900 + (Hf) по маркоюММ-007; сплав IN713С + (Hf) по марке ММ-004. Было показано, что для системы легирования конкретного сплава, введение оптимального количества гафния приводило к одновременному повышению как прочностных характеристик, так и пластичности. При этом, общее положительное влияние гафния заключается в измельчении дендритной структуры, торможении диффузных процессов на границах зерен, в благоприятной изменении морфологии карбидной фазы при одновременном повышении термической стабильности укрепляющей γ’фазы. Отмечается, что в настоящее время гафний включается в состав многих литейных ЖНС, где его содержание находится в диапазоне (0,03 -2,0)%, по массе.
   Сфера применения
   Гафний с температурой плавления 2233 ° C — ключевой член семейства суперсплавов, который используется в самых разных областях применения при экстремально высоких температурах.

   Обладая превосходными механическими и коррозионными свойствами в сочетании со способностью поглощать нейтроны, гафний является ключевым компонентом стержней управления ядерными реакторами. В жаропрочных сплавах и поликристаллических суперсплавах на основе никеля высокая температура плавления гафния — 2233 ° C (4051 ° F) — способствует укреплению границ зерен, что значительно улучшает как высокотемпературную ползучесть, так и предел прочности на разрыв. Кроме того, благодаря своему высокому сродству к углероду, азоту и кислороду, металл также обеспечивает упрочнение за счет дисперсии частиц второй фазы.
   Лигатура на основе гафния используется в качестве компонента для производства жаропрочных сталей, специальных сплавов для ракетной и космической техники, для изготовления лопаток авиационных турбин, реактивных двигателей. Гафний используется для стержней управления ядерными реакторами из-за его способности поглощать нейтроны и хорошей механической и коррозионной стойкости. Он также используется в газовых лампах и лампах накаливания.