鈮的作用與用途
1、高溫合金
世界上很大一部分鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態,用于生產鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃氣渦輪發動機、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ相態。
2、鈮基合金
C-103是一種鈮合金,它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦,可用于液態火箭推進器噴管,例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會開始氧化,所以為了防止它變得易碎,須在其表面涂上保護涂層。
3、鋼鐵應用
在鋼的各種微合金化元素中,廢鈮是最有效的微合金化元素,鈮的作用如此之大,以至于鐵原子中含有豐富的鈮原子,就能達到改善鋼性能的目的。實際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮,就足以改變鋼的力學性能。
4、電瓷
鈮酸鋰是一種電鐵性物質,在手提電話和光調變器中以及表面聲波設備的制造上有廣泛的應用。它的晶體結構屬于ABO3型,與鉭酸鋰和鈦酸鋇相同。鈮可以代替鉭電容器中的鉭,降低成本,但鉭電容器仍較為優勝。
5、錢幣
在錢幣上,鈮有時會與金和銀一起用在紀念幣上作貴重金屬。例如,奧地利自2003年起,生產了一系列銀鈮歐羅幣,其顏色是陽極化過程形成的氧化物表層衍射所產生的。
鈮的物理化學性質
鈮具有順磁性,高純度鈮金屬的延展性較高,但會隨雜質含量的增加而變硬。它的最外電子層排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現象也出現在前后的釕(44)、銠(45)和鈀(46)元素上。
鈮在低溫狀態下會呈現超導體性質。在標準大氣壓力下,它的臨界溫度為9.2K,是所有單質超導體中最高的。其磁穿透深度也是所有元素中最高的。鈮是三種單質第II類超導體之一,其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會大大影響其超導性質。
金屬鈮可用電解熔融的七氟鈮酸鉀制取,也可用金屬鈉還原七氟鈮酸鉀或金屬鋁還原五氧化二鈮制取。純鈮在電子管中用于除去殘留氣體,鋼中摻鈮能提高鋼在高溫時的抗氧化性,改善鋼的焊接性能。鈮還用于制造高溫金屬陶瓷。

