Рафінування танталу та дослідження деяких його властивостей - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР "ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”Дисертація виконана у Національному Науковому Центрі "Харківський фізико-технічний інститут” Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор (заступник директора Інституту фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут”). Захист відбудеться "30 "березня 1999 року о 15-00 годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 64.845.01 у Національному науковому центрі "Харківський фізико-технічний інститут” (310108, м. З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут” (310108, м.Тантал має унікальний комплекс фізико-механічних властивостей: високу температуру плавлення, високу міцність і пластичність, а також стійкість проти корозії і розтріскування під напруженням. Так, для одержання конденсаторів з більш високими робочими напругами та стабільними експлуатаційними характеристиками вимагається тантал чистотою 99,99 мас. Вивчення фізико-механічних властивостей танталу проведено в основному на металі технічного ступеня чистоти. Зростаючий інтерес нових областей науки і техніки до унікального комплексу фізико-механічних властивостей танталу, а також його сплавів та сполук, перспективність більш широкого його використання, розробка комплексних методів рафінування і повязана з цим можливість подальшого накопичення нових даних при дослідженнях його властивостей - все це і визначає актуальність роботи. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі: шляхом розрахунків встановити ефективність рафінування танталу різними фізичними методами, у тому числі визначити коефіцієнти очистки металу від домішок під час електронно-променевої плавки, рівноважні і ефективні коефіцієнти розподілу домішкових елементів при зонній плавці з урахуванням випаровування домішок;У четвертому підрозділі розглянуто закономірності взаємодії танталу з домішками та приведено літературні дані по впливу домішок на властивості танталу. У підрозділі 3.1 проведено розрахунок зміни концентрації домішок в танталі під час електронно-променевої плавки (ЕПП) при різній втраті маси основи. Аналіз можливості очистки танталу ЕПП показав, що для одержання чистого матеріалу необхідно на стадії отримання танталу у металічному стані вилучати домішки з a<1, а також зменшувати вихідний вміст домішок з a ~ 1-30, вилучення яких може відбуватися лише при значних втратах матеріалу основи. Аналіз розрахованих значень ефективного коефіцієнту розподілу К, фактору випаровування gi і значень відносної зміни концентрації домішок від числа проходів зони Cng/С0 при швидкості руху зони 2 мм/хв і 4 мм/хв показав, що для домішок в танталі, що мають gi в інтервалі 1?10-5-1?10-1, значної зміни концентрацій домішок не буде навіть при більше ніж 20 проходах зони. Встановлення закономірності між парціальним тиском газів, що виділяються із металу в процесі ЕПП та їх вмістом у металі, одержаному після плавки дозволяє оптимізувати цей процес і одержувати метал із заданим вмістом цих домішок, а використання цих закономірностей компютером - автоматизувати процес одержання металу із заданим вмістом цих домішок.На основі розрахункових та експериментальних досліджень встановлені основні закономірності рафінування танталу електронно-променевою плавкою в вакуумі і зонною перекристалізацією. Показано, що експериментальні дані по видаленню і розподілу домішок при електронно-променевій плавці та зонній перекристалізації добре узгоджуються для більшості аналізуємих та важковидаляємих домішок з розрахунковими даними коефіцієнтів очистки і коефіцієнтів розподілу виконаних для ідеальних розчинів. Установлено, що рівноважний коефіцієнт розподілу домішок (Ко) і розмірний фактор мають періодичність в залежності від атомного номеру елементу в Періодичній системі Менделеєва. % Визначені оптимальні параметри зонної перекристалізації танталу і основні домішки, які обмежують чистоту металу. Дослідженням процесу взаємодії танталу з залишковими газами у вакуумі установлено, що у температурному інтервалі 1825-1875 К відбувається максимальне поглинання танталом азоту і кисню.

Основний зміст роботи