Hafnium

Hafnium (Hf-Symbol) - schwerer refraktärer silber-weißes Metall, 72-te Element des Periodensystems.

Physikalische Eigenschaften von Hafnium

In Hafnium thermischer Neutronen Querschnitt von 100 Scheunen, 3 Größenordnungen höher als die von Zirkon - 0,2 Scheunen. Deshalb sollte Zirkonium für Reaktor-Brennelemente enthalten Hafnium. Natürliche Isotopenverteilung von Hafnium, 174Hf, hat eine geringe α-Aktivität (Halbwertszeit von 2 × 1015 Jahre).

Die Verwendung von Hafnium

Die wichtigsten Bereiche - die Produktion von Spezial-Optik, Legierungen für die Luft-und Raumfahrt, Kernkraft.

Die Fähigkeit, Neutronen einzufangen bestimmt die Verwendung von Hafnium in die Kernenergie für die Steuerstäbe und spetskeramiki Glas (Oxid, Borid, oksokarbid, Hafnate Lithium Hafnate Dysprosium).

Eine bemerkenswerte Eigenschaft von Hafnium Diborid - sehr wenig Gasentwicklung (Wasserstoff, Helium) in die "brennen" Wald.

Hafniumoxid wegen seiner thermischen Stabilität (t ° Sq. 2780 ° C) und sehr hohen Brechungsindex sind in der Optik verwendet. Von Hafnium und Hafniumfluorid produzieren spetsmarki Glas für Faseroptik, sowie für hochwertige Optik, wie Nachtsichtgeräte. Hafniumkarbid und Borid (t ° Sq. 3250 ° C) wird als ein extrem verschleißfeste Beschichtung und in der Super-Legierungen verwendet. Hafniumkarbid - einer der feuerfesten Materialien ((t ° Sq 3890 ° C) wird als ein strukturelles Element der Gasphase nuklearen Motoren und in der Produktion von Raketen-Düsen verwendet..

Hafniumkarbid in Form einer fein porösen Keramik - eine effektive Kollektor von Elektronen, die durch Verdunstung von der Oberfläche in einer Vakuumbedampfung Cs-133, während die Elektronen-Austrittsarbeit auf 0,1-0,12 eV, der die Grundlage für das Design von High-Power-Ionen-Triebwerken und effiziente thermionische Stromerzeuger gebildet wird reduziert .

Da Hafnium relativ niedriger Austrittsarbeit (3,53 eV), ist es von High-Power-Röhre und Elektronenkanonen gemacht. Zusammen mit der Hitzebeständigkeit, ermöglicht diese Qualität die Verwendung von Hafnium in der Herstellung von Elektroden für das Schweißen in Argon, besonders für das Schweißen von Baustahl in der atmosphärischen CO _2, wo die Elektroden von Hafnium wurden fast 4-mal resistenter als Wolfram. Als wirksame Kathode mit geringer Austrittsarbeit Barium Hafnate verwenden.

Hafnium Diborid auf Basis von Nickel und patentiert und verwendet ausschließlich verschleißfesten Komposit-Beschichtung.

Alloys Ta-W-Hf sind die besten für Kraftstoff in der Gasphase atomaren Motoren.

Titan-Legierungen mit Hafnium dotiert, werden bei der Herstellung von Teilen von Schiffsmotoren eingesetzt. Doping von Hafnium Nickel erhöht die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, und verbessert auch die Schweiß-und härtet die Schweißnaht.

Der Zusatz von Hafnium, Tantal stark erhöht die Resistenz gegen Oxidation an Luft durch die Bildung auf der Oberfläche der dichte Filme komplexer Oxide, darüber hinaus ist dieser Film sehr resistent gegen thermische Zyklen (Thermoschock). . Mit diesem unverzichtbaren Legierungen für Raketen-Technologie (Gas-Ruder, Düsen, mit bis zu 20% Hafnium etabliert haben Wir bemerken auch eine große wirtschaftliche Auswirkungen von Hafnium-Tantal-Legierung Elektroden für Sauerstoff-Flamme und Luft-Plasmaschneiden von Metallen in der Legierung Hf -. 77% Ta - 20%, W - 2%, Ag - 0,5%, Cs - 0,1%, Cr - 0,4% Anteil an der neunfache zu reinem Hafnium verglichen.

Doping von Hafnium-Legierungen stark stärkt das Kobalt, die wichtig sind in Turbinen-, Lebensmittel-, Chemie-und Erdölindustrie.

Hafnium ist in Legierungen auf Basis von Seltenen Erden Elemente (zB, Terbium, und Samarium) für den schweren Magneten verwendet. Dielektrika auf Hafniumoxid mit hoher Dielektrizitätskonstante basieren durch ein Lehrbuch aus Siliziumoxid in der Mikroelektronik ersetzt, wodurch eine viel größere Dichte der Elemente in den Chips. Seit 2007 ist die Hafniumdioxid in 45-nm-Prozessoren Intel Penryn verwendet. Sowie ein Isolator mit hoher Dielektrizitätskonstante von Hafnium Silizid bekannt ist. Hafnium und Scandium-Legierungen sind in der Mikroelektronik für resistive Filme von besonderen Eigenschaften verwendet.

Hafniumkarbid 20% und 80% der Tantalkarbid ist die hitzebeständige Legierung (t ° pl .. 4216 ° C). Aber es gibt eine Entwicklung, die Dotierung von Titancarbid Legierung t ° Verschmelzung kann durch einen anderen um 180 Grad zu erhöhen.

Der Zusatz von 1% Hafnium, Aluminium bietet Heavy-Duty-Legierung mit einer Korngröße von 40-50 nm Metall. Dies ist beachtlich Dehnung erreicht und erhöht Scherfestigkeit und Drehschwingungen und verbessert.

Hafnium ist auf die Herstellung hochwertiger Multilayer-x-ray Spiegel wichtig.

Vielversprechende Einsatzgebiete

Metastabilen Kern von Hafnium-178m2 (Halbwertszeit 31 Jahre) enthält einen Überschuss an Energie, die Röntgenstrahlung des Kerns freigesetzt werden können. Dieser Effekt ist die Grundlage für das Design von Atomwaffen schafft keine Kontamination. Energy in 1 Gramm enthalten. Hafnium-178m2, das entspricht 50 kg TNT. Metastabile Isomer von Hafnium kann zur "Pumpe" compact Bekämpfung Laser (ersetzt einige der Atome in Hafniumoxid 178m2Hf kann Hafnium als Bestandteile der Laserkristall verwendet werden, um die Energiequelle und Emitter verbinden) werden.

Isotope Hafnium-178m2 kann als Variable gamma-ray source, wie Fehlererkennung und geräumig wie eine Quelle der Energie für den Verkehr verwendet werden.

Hafnium-178m2 ist ein Nebenprodukt (Abfall), Kernenergie (Abfall Absorption Hafnium Stangen in Kernkraftwerken). Ausbeutung von sogenannten "Hafnium-Zyklus" und den Ausbau des Sektors von Hafnium wird mit seiner Verwendung in Kernreaktoren zu erhöhen. Mit der Anhäufung von Isomeren in Ländern mit entwickelten Atomindustrie auftreten und die Bildung von "Hafnium Energie."

Die Entwicklung der sogenannten "Hafnium Bombe" auf der Grundlage des Isomers 178m2Hf 1998 bis 2004 war in der Agentur DARPA beteiligt. Allerdings hat auch die Mächtigen Röntgenbestrahlung des Kerns nicht die Wirkung der induzierten Zerfall. Im Jahr 2005 wandte sich die Studie ab, weil Bestehende Technologien sind noch nicht in der Lage, überschüssige Energie aus dem Kern des Hafnium-178m2 freizugeben.