Applications clés de l'hafnium : des barres de contrôle nucléaires aux alliages avancés

L'hafnium se trouve dans les minerais de zirconium. Comme ce métal doit être éliminé du zirconium de qualité réacteur, son approvisionnement dépend largement de la production de zirconium. L'hafnium fond à 2 222 °C (4 032 °F), mais sa disponibilité limitée a restreint son utilisation généralisée à haute température aux barres de contrôle des réacteurs nucléaires à eau.

L'hafnium extrait lors de la séparation zirconium-hafnium subit une étape d'extraction par solvant, puis est traité via le procédé Kroll pour produire une éponge. Pour atteindre la ductilité requise pour les applications d'ingénierie, l'éponge est raffinée par un « procédé à l'iode » avant d'être fondue à l'arc dans un four à électrode consumable. Le matériau est généralement fondu deux fois : d'abord sous atmosphère protectrice, puis sous vide.

Les techniques de fabrication de l'hafnium reflètent celles utilisées pour le zirconium et le titane. Il peut être forgé et laminé à chaud aisément vers 927 °C (1 700 °F), avec un recuit intermédiaire vers 802 °C (1 475 °F) requis lors du laminage à froid. Le soudage doit être effectué en atmosphère protectrice pour prévenir l'oxydation.

L'excellente absorption neutronique de l'hafnium, sa résistance à la corrosion dans l'eau et ses propriétés mécaniques robustes le rendent idéal pour les barres de contrôle des réacteurs nucléaires. L'oxyde d'hafnium a historiquement été utilisé dans les composants de tubes à rayons X, tubes à décharge, tubes radio, tubes télévisuels et redresseurs. De plus, l'hafnium sert d'élément d'alliage dans des alliages haute performance spécialisés.

Conclusion

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