ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Области применения гафния и его соединений из "Химия гафния" Металлический гафний. Еще недавно, лет 15 тому, металлический гафний и его соединения были недоступны для технических целей и перспективы промышленного применения их оставались не ясны. Открытые несколько позже некоторые ценные свойства гафния позволили широко использовать его в радио- и электротехнике, и в настоящее время уже определились возможные области его применения. [c.10] Другим очень ценным свойством гафния является его способность поглощать не только тепловые нейтроны (с энергией 0,0253 эв), но и быстрые нейтроны с энергией выше тепловой [58]. Данное явление получило название резонансная энергия поглощения . Оно вдвое увеличивает эффективность гафния как поглощающего нейтроны материала, чем это соответствует поперечному сечению в 105 барн. [c.12] Регулирующие стержни из гафния были установлены в реакторах на подводной лодке [651, на атомной электростанции в ФРГ близ Франкфурта-на-Майне [66], на Шиппингпортской атомной, электростанции [58]. С 1962 г. в Англии гафний используется для оснащения атомных подводных лодок его предполагается применять на судах торгового флота, работающих на ядерном топливе. В других типах ядерных реакторов, таких как газоохлаждаемые или охлаждаемые жидкими металлами, в качестве контрольностержневого материала рекомендуется применять некоторые жаропрочные соединения гафния, обладающие необходимыми механическими свойствами и сопротивлением к действию охладителя. [c.12] В патентной и специальной литературе приводятся сведения о применении гафния в электро-, радио- и рентгенотехнике. Так, рекомендуется использовать его для изготовления электрических нитей накаливания, в катодах накаливания для радиоламп и различных газоразрядных трубок [56, 67—72]. Гафниевые контакты выдерживают более высокие нагрузки, чем изготовленные из других металлов. Кроме того, его рекомендуют применять для изготовления чехлов для угольных и графитовых анодов электронных трубок [73, 74[. [c.12] Сплавы гафния с марганцем, хромом, железом, кобальтом, никелем, медью и серебром также применяются для изготовления нитей накаливания в электрических лампочках и катодов рентгеновских трубок [75]. Сплав, содержащий 0,5 ч. гафния, 80 ч. никеля и 20 ч. хрома, используется для изготовления электронагревателей [561. Гафний и его сплавы с титаном без примесей кислорода, азота, углерода и кремния хорошо адсорбируют газы, поэтому их используют в качестве геттеров вакуумных и газонаполненных электроламп, радиоламп и телевизионных трубок [56, 76]. Это намного увеличивает срок службы последних. Гафний также улучшает свойства сплавов на основе молибдена, вольфрама, ниобия и тантала как жаропрочных материалов ракетной и космической техники. Сплав тантала с 8% вольфрама и 2% гафния имеет высокую прочность при температуре близкой к абсолютному нулю и при 2000° С, хорошо обрабатывается и сваривается. Его применяют для изготовления камер сгорания ракетных двигателей, каркаса и обшивки космических ракет [1]. [c.12] Металлический гафний может найти применение и в химическом аппаратостроении. Он обладает высокой коррозионной стойкостью в воде при температурах до 360° С и удовлетворительной стойкостью в перегретом паре при 400° С [82]. Коррозионная устойчивость гафния в воде выше, чем у циркония, и меньше зависит от содержания азота [84] он устойчив также в хлорной, азотной, уксусной и других кислотах [831. [c.13] Исследования механических и коррозионных свойств сплавов гафния с цирконием при высоких температурах показали относительно высокую стойкость сплавов с содержанием циркония до 30% [85]. Эти сплавы перспективны для использования в воде при температурах до 350° С они намного дешевле чистого гафния. [c.13] В области производства специальных сталей и сплавов гафний еще не нашел широкого применения, однако он является полезной легирующей примесью [231. Легирование гафнием сплавов на основе меди, никеля и железа повышает температуры их рекристаллизации. Добавки гафния в пределах от 0,05 до 10% полезны при изготовлении жаростойких и электроустойчивых железных сплавов. Испытываются также ниобиевые сплавы, легированные гафнием. Работы советских и зарубежных исследователей по изучению фазовых диаграмм двойных и тройных металлических систем, содержащих гафний, свидетельствуют о большом интересе к этим сплавам. [c.13] Отдельные сплавы системы ниобий—титан—цирконий—гафний проявляют сверхпроводящие свойства и, по-видимому, найдут практическое применение в качестве сверхпроводников [121]. [c.13] При восстановлении окиси вольфрама до металла для регулирования скорости роста зерен добавляют небольшие количества нитрата гафния. Последний при этом переходит в окись гафния, которая остается в количестве от 0,1 до 3% в металлическом вольфраме, что способствует увеличению срока службы вольфрамовых нитей накала [67]. [c.14] Двуокись гафния служит катализатором для многих органических реакций. Она катализирует процесс разложения спирта [94, 95], при котором, в основном, протекает реакция дегидратации, сопровождающаяся побочными реакциями (дегидрогенизация, образование жидких непредельных углеводов и др.). Как и в случае циркония, большей каталитической активностью обладает окись, высушенная при 150° С [94]. Прокаливание при температуре 500° С сильно снижает каталитическую активность, а после прокаливания при 1000° С активность полностью исчезает. [c.14] Для получения этилена из окиси углерода и водорода при нормальном давлении и температуре 350—520° С рекомендуется сложный четырехкомпонентный катализатор, в состав которого входит окись или гидроокись гафния [961. Катализатор, состоящий из НЮа + А12О3 и MgO, изготовленных особым способом из хлоридов гафния и алюминия, а также магний-органических соединений, применяется при крекинге нефти [97, 231. [c.14] Карбид гафния — самый тугоплавкий среди простых карбидов металлов (3900° С) [86, 100], поэтому его применяют в качестве высокоогнеупорного материала [67, 101]. Его предполагается использовать для изготовления дуговых калильных ламп или нитей накала [67, 102—106]. Обладая высокой твердостью (около 2900 kFImm по шкале микротвердости [86]), карбид гафния является весьма ценным компонентом сверхтвердых сплавов для режущих инструментов и точильных средств [67, 107]. Наряду с карбидами титана, циркония, ниобия, тантала, хрома и молибдена карбид гафния рекомендуется применять в нагревателях для испарения металлов в вакууме [108I. [c.15] Карбид гафния на холоду и при кипячении довольно стоек по отношению к растворам соляной, серной, фосфорной кислот и смесям серной кислоты с фосфорной и щавелевой [109]. Как материал, сочетающий высокую температуру плавления с высоким коэффициентом поглощения нейтронов, карбид гафния может быть использован для изготовления регулирующих стержней и защитных керамических материалов, применяющихся в атомных реакторах [111]. [c.15] Карбид гафния привлекает внимание в производстве керметов, обладающих высокой механической и термической прочностью, огнестойкостью, твердостью и износоустойчивостью. Сплавы карбида гафния с изоморфными ему карбидами ниобия и тантала имеют очень высокие температуры плавления. Например, двойной карбид, гафния и тантала (80 мол.% ТаС и 20 мол.% Hf ) — один из самых тугоплавких материалов его температура плавления около 4000° С [ПО]. Поэтому наряду с другими тугоплавкими соединениями гафния он может служить материалом для ракетно-косми-ческой техники. Тугоплавкий материал, состоящий из карбидов ниобия и гафния, рекомендуется для футеровки внутренней поверхности тиглей, работающих при температурах более 2000° С [23]. [c.15] нитрид, силикат и некоторые другие соединения гафния также интересны в техническом отношении. Добавки ортосиликата гафния к циркону повышают температуру размягчения последнего и тем самым улучшают его свойства как огнеупорного строительного материала [67, 86, 1121. Силикат гафния может применяться и как реакторный строительный материал [113]. [c.15] Нитрид гафния хорошо проводит ток и обладает высокой температурой плавления (3300° С [67]), поэтому рекомендуется для изготовления сплавов для электрических контактов [114]. [c.15] Диборид гафния HfB имеет температуру плавления 3250° С и микротвердость 2900 кГ/мм и может быть использован в составе твердых жаропрочных сплавов [115] для изготовления стержней-регуляторов атомных реакторов. [c.16] Защитным средством против нейтронного излучения может служить гидрид гафния HfHa, который не реагирует с водой, термостоек до 400° С и стабилен во влажном воздухе. [c.16] Вернуться к основной статье