Порошок гафния

Порошок гафния — металлический порошок с размером частиц 1–100 мкм, применяемый в ядерной промышленности, производстве высококачественных суперсплавов и в специальных металлокерамических покрытиях. Гафний обладает наибольшим сечением захвата тепловых нейтронов среди всех стабильных металлов (~100 барн), что определяет его незаменимость в ядерных реакторах.

Порошок гафния производится восстановлением тетрахлорида HfCl₄ магнием (процесс Кроля, аналогично титану) с последующим гидрированием-дегидрированием для измельчения. Содержание циркония в гафнии — критичный параметр: природный гафний всегда сопутствует цирконию (Hf/Zr ≈ 1:50 в рудах), а цирконий имеет малое сечение захвата нейтронов (0,18 барн) — разделение Hf и Zr является одним из наиболее сложных в металлургии из-за идентичных химических свойств. Для реакторного применения требуется Zr < 100 ppm.

В суперсплавах для авиационных турбин гафний добавляют в количестве 0,05–1,5% для упрочнения границ зёрен и улучшения высокотемпературной пластичности монокристаллических лопаток при температурах 1000–1100°C. Оксид гафния HfO₂ с диэлектрической проницаемостью ε = 25–30 применяется как материал затвора высота-к (high-k dielectric) в транзисторах с нормами менее 45 нм, заменяя SiO₂ (ε = 3,9) для снижения токов утечки при уменьшении толщины диэлектрика.