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(tài)或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態(tài),用于生產(chǎn)鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、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(jié)構(gòu)中會(huì)形成γ相態(tài)。
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(tài)火箭推進(jìn)器噴管,例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務(wù)艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會(huì)開(kāi)始氧化,所以為了防止它變得易碎,須在其表面涂上保護(hù)涂層。
3、鋼鐵應(yīng)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(dá)到改善鋼性能的目的。實(shí)際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮,就足以改變鋼的力學(xué)性能。
4、電瓷
鈮酸鋰是一種電鐵性物質(zhì),在手提電話和光調(diào)變器中以及表面聲波設(shè)備的制造上有廣泛的應(yīng)用。它的晶體結(jié)構(gòu)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(yōu)勝。
5、錢幣
在錢幣上,鈮有時(shí)會(huì)與金和銀一起用在紀(jì)念幣上作貴重金屬。例如,奧地利自2003年起,生產(chǎn)了一系列銀鈮歐羅幣,其顏色是陽(yáng)極化過(guò)程形成的氧化物表層衍射所產(chǎn)生的。
鈮的物理化學(xué)性質(zhì)
鈮具有順磁性,高純度鈮金屬的延展性較高,但會(huì)隨雜質(zhì)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(xiàn)象也出現(xiàn)在前后的釕(44)、銠(45)和鈀(46)元素上。
鈮在低溫狀態(tài)下會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)體性質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下,它的臨界溫度為9.2K,是所有單質(zhì)超導(dǎo)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(zhì)第II類超導(dǎo)體之一,其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會(huì)大大影響其超導(dǎo)性質(zhì)。
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(shí)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。






