Харківський фізико-технічний інститут / ІФТТМіТ

ВІДДІЛ ЧИСТИХ МЕТАЛІВ, МЕТАЛОФІЗИКИ ТА ТЕХНОЛОГІЇ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ

НАПРЯМКИ НАУКОВИХ РОЗРОБОК ВІДДІЛУ

Процеси рафінування, отримання, дослідження властивостей, розробка технологій. Вироби. Розглядаються такі метали: цирконій, гафній, магній, ніобій, тантал, цинк, кадмій, галій та інші. У разі виникнення потреби у розробці технології рафінування або створення нових сплавів на основі чистих металів, діапазон найменувань буде розширено.

Рафінування. Металофізика. Технології. Вироби. Берилій відноситься до ядерних матеріалів. Тому в першу чергу приділяється увага розробці технологій використання берилію в якості біологічного захисту. Вироби з берилію можуть використовуватися як матеріал першої стінки термоядерного реактора. Якщо виникне потреба у великих кількостях берилію, то певну увагу можна приділити розвитку Пержанського родовища берилію на Україні.

Надпровідники

Розвиток фізичних процесів синтезу надпровідників. Розвиток технологій отримання. Дослідження електрофізичних властивостей нових надпровідних матеріалів.

Проведення синтезу напівпровідникових сполук. Вирощування монокристалів. Отримання виробів і створення датчиків для реєстрації випромінювання.

ДОСЯГНЕННЯ

  Металургія цирконію

       Вперше в Україні ІФТТМТ розробив технологію отримання злитків сплаву Zr1Nb з вмістом кисню менше 0,10 мас.% На основі кальцій термічного цирконію.

        З метою удосконалення технологічного процесу одержання цирконію реакторної чистоти в ННЦ ХФТІ проведені систематичні дослідження з очищення цирконію від домішок. Розроблено комбіновані методи формування ультрадрібнозернистої та нанокристалічної структури в реакторних матеріалах (цирконії і його сплавах, ніобій, тантал), шляхом інтенсивної пластичної деформації (ІПД), осаджуванням, видавлюванням, гвинтовою екструзією, низькотемпературною квазігідроекструзією і глибоким волочінням. Зазначеними методами вперше отримані зразки ультрадрібнозернистих матеріалів, в тому числі наноструктурний цирконій і сплав Zr-2,5% Nb, з розміром зерен близько 100 нм. Встановлено, що ультрадрібнозернисті матеріали мають високу технологічну пластичність. Вивчено вплив ступеня ІПД на процеси фрагментації зерен і функцію розподілу зерен за розмірами. Розроблено технологію одержання магнійтермичного цирконію для атомної енергетики. Як вихідний матеріал використовувався діоксид цирконію, який хлорувався, дистилювався і відновлювався магнієм. Отримана методом ВДП і ЕПП цирконієва губка переплавлена в сплав Zr1Nb. Досліджені структура, хімічний склад, мікротвердість і твердість сплавів Zr1Nb (M). Показано, що структура сплаву Zr1Nb (M) така ж, як і структура сплаву Е-110, хімічний склад і механічні властивості сплаву аналогічні.

       Аналогічний метод був застосований і в технології отримання гафнію ядерної чистоти.

      Аналіз експериментальних даних з отримання цирконію дозволив розробити рекомендації по удосконаленню процесу рафінування цирконію методом ЕПП. Сприятливі умови рафінування в поєднанні з оптимальною технологією дозволяють досягати при ЕПП значного підвищення металургійної чистоти цирконію. Узагальнені результати систематичних досліджень процесу рафінування цирконію методом ЕПП в установці з комбінованим відкачуванням характеризуються такими даними: мікротвердість йодідного цирконію знижується (з 1200 до 800 МПа), відбувається істотне зменшення концентрації металевих і газових домішок в цирконії. Причому показники чистоти дворазового рафінування цирконію методом ЕПП дещо кращі. Наведені дані свідчать про ефективність методу ЕПП для очищення цирконію від домішок.