Зонна перекристалізація цирконію та гафнію
Анотація
В роботі вивчено можливості отримання високочистих зразків цирконію та гафнію методом зонної перекристалізації круглих стрижнів з електронно-променевим нагрівом у вакуумі 1∙10-4 Па. Частина плавок було проведено в постійному електричному полі з варіативністю його підключення. Показано, що одночасне проходження декількох рафінуючих процесів (випаровування легковидаляємих металевих домішок, зонна перекристалізація зі спрямованим зміщенням домішок в кінцеву частину зразка, електроперенос) дозволили провести ефективне рафінування цирконію як від металевих домішок, так і від домішок впровадження. Найкращої ступені очищення було досягнуто при проведенні зонного плавлення в електричному полі, направленому протилежно руху зони. В цьому випадку зміщення іонів домішок впровадження збігалося з напрямком пересування рідкої зони. Було отримано зразки цирконію з чистотою 99,89 мас. % (концентрація алюмінію було знижено в 5, заліза - 11, міді - 45, хрому - 75, кремнію - 10, титану - 2,5, кисню - 3,3, азоту - 3, вуглецю - 2 рази). Рафіновані методом зонної перекристалізації зразки гафнію характеризувалися чистотою 99,85 мас. %. Було значно знижено концентрації як усіх металевих домішок, так і домішок впровадження (концентрація в мас.% кисню склала 0,011, вуглецю - 0,0018, азоту - 5∙10-5). Проведено дослідження газовиділення із зразків йодідного та рафінованого гафнію. З'ясовано, що максимальний пік газовиділення припадав на температурний інтервал 500...550 оС. Застосування комплексного підходу, який включає високотемпературний прогрів, етапи зонного плавлення з різною швидкістю і термоциклювання в області температури поліморфного перетворення, дозволило отримати монокристалічні зразки гафнію. По результатам рентгеноструктурного аналізу було визначено параметри кристалічної решітки гафнію: а = (0,31950±5·10-5) нм і с = (0,50542±5·10-5) нм (при 298 К), що відповідає щільності ρ = 13,263 г/см3 та осьовому співвідношенню с/а = 1,5819.
Завантаження
Посилання
D.L. Douglass. The Metallurgy of Zirconium, (Vienna: IAEA, 1971), pp. 466.
А.S. Zaimovsky, E.V. Nikulina, N.G. Reshetnikov, Циркониевые сплавы в атомной энергетике [Zirconium Alloys in Atomic Energetics], (Energoatomizdat, Moscow, 1994), pp. 453. (in Russian)
D.E. Thomas, and E.T. Hayes, Металлургия гафния [The Metallurgy of Hafnium], (Metallurgy, Moscow, 1967), pp. 310. (in Russian)
P.N. Vjugov, O.E. Kozhevnikov, and T.Yu. Rudycheva, PAST, 6(18), 19-24 (2009), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2009_6/article_2009_6_19.pdf. (in Russian)
W.G. Pfann, Зонная плавка [Zone Melting], (Mir, Moscow, 1970), pp. 366. (in Russian)
L.A. Niselson, and A.G. Yaroshevsky, Межфазовые коэффициенты распределения [Interphase distribution coefficients], (Nauka, Moscow, 1992), pp. 390. (in Russian)
N.P. Lyakishev, Диаграммы состояния Т.2 [State diagrams Vol.2], (Mashinostroyeniye, Moscow, 1997), pp. 1024. (in Russian)
R.A. Laudise, and R.L. Parker, Рост монокристаллов [The Growth of Single Crystals], (Mir, Moscow, 1974), pp. 540. (in Russian)
Sh.I. Peizulaev, Учет испарения примесей при зонной плавке [Taking into Account the Evaporation of Impurities in Zone Melting], Bulletin of the Academy of Sciences, Series “Inorganic Materials”, 3(9), 1523-1532 (1967) (in Russian)
G.F. Tikhinski, G.P. Kovtun, and V.M. Azhazha. Получение сверхчистых редких металлов [Obtaining of ultrapure rare metals], (Metallurgy, Moscow, 1986), pp. 160. (in Russian)
O.E. Kozhevnikov, M.M. Pylypenko, Yu.S. Stadnik, V.D. Virich, M.F. Kozhevnikova, and I.G. Tantsyura, PAST, 5(117), 62 68 (2018), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2018_5/article_2018_5_62r.pdf. (in Russian)
L. Kuchaŕ, B. Wozniakova and J. Dràpala. Segregation behavior during the zone melting of refractory metals, Journal of Crystal Growth, 52, 359-366 (1981), https://doi.org/10.1016/0022-0248(81)90219-0.
F.A. Schmidt, O.N. Carlson, and C.E. Swanson, Metallurgical Transactions, 1, 1371-1374 (1970), https://doi.org/10.1007/BF02900257.
O.E. Kozhevnikov, M.M. Pylypenko, Yu.S. Stadnik, and R.V. Azhazha, PAST, 1(125), 27-34 (2020), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2020_1/article_2020_1_27.pdf. (in Russian)
O.E. Kozhevnikov, P.N. Vjugov, M.M. Pylypenko, and V.D. Virich, The Journal of Kharkiv National University, Series “Nuclei, Particles, Fields”, 4(60), 81–86 (2013), https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/12908/12230. (in Russian)
O.E. Kozhevnikov, P.N. Vjugov, and M.M. Pylypenko, PAST, 2(96), 89-94 (2015), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2015_2/article_2015_2_89r.pdf. (in Russian)
O.E. Kozhevnikov, M.M. Pylypenko, A.S. Bulatov, P.N. Vjugov, V.S. Klochko, and A.V. Korniets. PAST, 1(113), 54-61 (2018), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2018_1/article_2018_1_54r.pdf. (in Russian)
Авторське право (c) 2021 О.Є. Кожевніков, М.М. Пилипенко, М.Ф. Кожевнікова
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
