Лучше, чем титан
Материаловеды из «Росатома» создали гафнийсодержащий сплав и технологию его получения
Специалисты научно-исследовательского материаловедческо-технологического отделения АО ВНИИНМ (входит в состав топливной компании «Росатома» — ТВЭЛ) получили три патента России.
Фото: Reuters
Высокотемпературный гафнийсодержащий сплав на основе титана защищен первым из патентов. Смысл изобретения в том, что гафний как легирующий элемент повышает термическую стабильность сплава, увеличивает сопротивление ползучести (медленной деформации металла под воздействием постоянной нагрузки), улучшает свариваемость, механическую прочность и модуль упругости титана.
Чистый гафний используется в регулировочных стержнях атомных реакторов. Он непроницаем для нейтронов, а значит, гафниевыми стержнями можно управлять ядерной реакцией: металл будет поглощать избыточные нейтроны, которые в противном случае могли бы превратить реактор в атомную бомбу. Отличная способность гафния поглощать нейтроны мало меняется, и регулирующие стержни из гафния сохраняют работоспособность весь срок эксплуатации реактора.
Гафний очень стоек к коррозии и к действию агрессивных сред (горячая вода, пар, жидкий натрий, щелочи, разбавленная соляная кислота, азотная кислота любой концентрации, органические жидкости). Эти свойства позволяют использовать гафний в контакте с водяным теплоносителем без защитной оболочки. У гафния также высокая термическая и радиационная стойкость.
Участие гафния в сплаве с титаном значительно улучшает механические и антикоррозионные свойства материала.
Одновременно с разработкой новых материалов на основе титана во ВНИИНМе разработана и технология их получения при помощи двойного электронно-лучевого переплава, и это второй патент — «Способ получения слитков сплава на основе титана». Электронно-лучевой переплав происходит в глубоком вакууме, шихта подвергается воздействию пучка электронов, результатом становятся сверхвысокочистые металлы. Авторы патента сообщают, что полученные таким способом материалы назначены к использованию в основном в аэрокосмической технике.
Из слитка гафнийсодержащего сплава титана во ВНИИНМе научились делать плоские плашки, и этот метод защищен третьим патентом — «Способ изготовления плоских изделий из гафнийсодержащего сплава на основе титана». Разработка открыла широкие возможности получения изделий из сплавов на основе титана с самым разнообразным сочетанием механических свойств — вплоть до максимально возможных — благодаря легированию, термической обработке, деформационному упрочнению. Изделия пригодны для длительной эксплуатации в вакууме при температурах до 1000 градусов Цельсия или на воздухе в течение суток при такой же температуре.
«Обычно титановые сплавы заменяют сталь там, где необходимо уменьшить массу конструкции, и алюминий — при работе с повышенными температурами. Роль титана как конструкционного материала, основы высокопрочных сплавов для авиации и судостроения быстро возрастает. В этой связи разработка и исследование сплавов титана с улучшенными характеристиками будет продолжаться»,— подчеркнул первый заместитель генерального директора АО ВНИИНМ Владислав Орлов.
Государственный научный центр «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара» — головная организация госкорпорации «Росатом» по вопросам материаловедения и технологий ядерного топливного цикла, технологий обращения с делящимися и ядерными материалами, остающимися в оборонной области.