金属元素铪的应用

介绍

铪，化学元素符号为Hf，原子序数：72，是一种化学元素，属于周期表中的ⅣB族。它是一种带有光泽的银灰色过渡金属。它的化学性质相对不活泼，不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液反应，但可以溶于氢氟酸和王水。它有6种天然稳定同位素：Hf-174、Hf-176、Hf-177、Hf-178、Hf-179和Hf-180。它的名称来源于哥本哈根城的拉丁文名称。1925年，瑞典化学家赫维西和荷兰物理学家科斯特使用含氟络盐分级结晶的方法从锆石中发现了铪元素。它在地球化学分类中属于亲岩元素（Lithophile），与硅酸盐矿物有较高的亲和力。在地幔中，它会在原始地幔分异成核幔两相时被萃取到地幔中。

图一 铪

应用

金属铪的应用除去在核电应用领域的铪控制棒[7]以外,在非核领域也有广泛的应用,铪在合金的应用明显能够改善合金的性能,如铪在高温合金[1]、镍钛基合金[2]、铌基合金[3]、稀土永磁材料[4]、铝合金[5]、非晶合金[6]、铜合金[7]的应用;铪在新材料的应用方向有等离子体切割的铪丝[8]、光学镀膜[9]及半导体存储器件[10]的铪靶材、铪弹[11]等。图二为金属铪的应用。

在高温合金中的应用

侯介山等研究了铪对合金高温性能的影响,结果表明,Hf有利于蠕变寿命的提高。高温合金中加入Hf,Hf原子主要直接溶解到γ'相中,使γ'相的成分变为Ni3(Al,Ti,Hf)。Ni3Al中可以溶解约7at%的铪,加入铸造镍基高温合金中的Hf有90%进入到γ'相(含γ'+γ共晶),进入γ'相的Hf使γ'相数量增多,增加γ'相的强化效果。铪同时又是极强的碳化物形成元素,铪能够阻止M23C6/M6C沿晶界大量析出,能与MC分解而放出的碳形成二次稳定的MC主要是Hf C,析出细小、分散、不规则的MC的颗粒。进一步研究认为,在凝固过程中铪在γ'相中大量分布,导致一种盘旋的γ'-γ结构在晶界形成,阻止裂纹高速扩展。铪还有另外的特点,能够提高基体合金的抗氧化性[12]。

图二 铪的应用

参考文献

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