No hay nada más práctico que una buena teoría. V. I. Lenin .

En los albores del siglo pasado, Niels Bohr predijo que el último metal de tierras raras sería el elemento número 72, similar al circonio. En 1923, D. Coster y D. de Hevesy descubrieron este elemento con las propiedades predichas por Bohr en los circones escandinavos. Y hoy, los minerales de circonio siguen siendo una fuente de obtención de hafnio. Hafnio obtuvo su nombre del antiguo nombre romano de Copenhague - Hafnia ... En el siglo XXI, la producción mundial anual de hafnio supera las 70 toneladas, es proporcional a la extracción de circonio. Australia y Sudáfrica producen la mayor cantidad de hafnio. El precio del hafnio puro al 99% es de unos 780 dólares el kilogramo.

Propiedades físicas

El hafnio (símbolo Hf) es un metal resistente al calor de color acero. Su red cristalina tiene una estructura hexagonal, la densidad supera los 13 g/cm³. Punto de fusión 2150 °C. La sección eficaz de captura de neutrones térmicos es de unos 100 graneros, quinientas veces mayor que la del circonio. Por lo tanto, el circonio utilizado para la energía nuclear debe purificarse del hafnio. El isótopo natural ¹⁷⁴ Hf es α-activo, su vida media es de aproximadamente 2x10 ¹⁵ años.

Solicitud

Energía Nuclear . La capacidad de captura de neutrones determina el uso de hafnio en las barras de control de barras de combustible, cerámicas especiales y vidrios (óxido, boruro, oxocarburo, carburo, hafnato de litio, hafnato de disprosio). La aleación Ta-W-Hf es la mejor para el suministro de combustible en motores nucleares de fase gaseosa.

óptica Debido a su resistencia al calor y al alto grado de refracción, el HfO ₂ y el HfF ₄ se utilizan en fibra óptica, espejos astronómicos y de rayos X multicapa y dispositivos de visión nocturna.

Radioelectrónica . La función de bajo trabajo de los electrones (3,53 eV) hace posible producir cátodos de tubos de radio y cañones de electrones de alta potencia y generadores eléctricos termoiónicos eficientes a partir de Hf.

Ingeniería eléctrica . Junto con la resistencia al calor, la función de bajo trabajo de electrones hace posible el uso de Hf en la producción de electrodos para soldar en argón, especialmente para soldar acero dulce en una atmósfera de _CO2 . , donde dichos electrodos resultaron ser casi 4 veces más resistentes que los de tungsteno. También notamos el gran efecto económico del uso de la aleación de hafnio-tantalio para electrodos para el corte de metales con llama de oxígeno y plasma de aire. La aleación tiene Hf - 77 %, Ta - 20 %, W - 2 %, Ag - 0,5 %, Cs - 0,1 %, Cr - 0,4 % nueve veces la vida útil en comparación con el hafnio puro.

Aleaciones . La adición de 1 % de Hf al aluminio fortalece significativamente la aleación, aumenta la resistencia a la tracción, al corte y a la torsión, mejora la resistencia a las vibraciones y las cargas de choque. El hafnio fortalece radicalmente las aleaciones de cobalto, que son tan necesarias en las industrias de procesamiento modernas. El carburo y el boruro de hafnio (t° pl. 3250°C) se utilizan en la composición de aleaciones superduras, en el diseño de calderas nucleares de fase gaseosa y en la producción de toberas de cohetes, así como en la pulverización resistente al desgaste. La aleación HfB ₂ + Ni es relevante como revestimiento compuesto excepcionalmente resistente al desgaste. Una aleación de carburo de hafnio al 20% y carburo de tantalio al 80% se considera el más resistente al calor de los materiales conocidos (t ° pl. 4216 ° C).

ingeniería Las aleaciones de titanio aleado con hafnio sirven como base para las piezas de motores marinos. La adición de hafnio al níquel fortalece la aleación, mejora la resistencia a la corrosión, facilita la soldadura y sella la soldadura. La adición de hafnio al tantalio conduce a la formación de una película protectora de óxidos complejos en la superficie, que aumentan la resistencia a la oxidación a los cambios térmicos (choques térmicos). Sobre la base de aleaciones de estos dos metales, se crearon materiales para motores a reacción: timones de gas, boquillas , etc.

Otras aplicaciones . El hafnio aleaciones de elementos de tierras raras como el terbio y el samario para crear potentes imanes permanentes. Los dieléctricos basados en HfO ₂ de alta permitividad ahora están reemplazando con éxito al óxido de silicio en las computadoras, lo que hace posible lograr una densidad de chips mucho mayor. El siliciuro de hafnio dieléctrico también tiene una constante dieléctrica significativa. Las aleaciones de hafnio y escandio se conocen en microelectrónica como base de películas resistivas.

Composición porcentual

Normas de contenido de impurezas controladas, %, no más

Áreas de aplicación prometedoras

Hf-178m2 es un subproducto de la energía nuclear (varillas absorbentes de hafnio usado en plantas de energía nuclear). Este isótopo (vida media 31 años) contiene un exceso de energía que puede liberarse irradiando el núcleo. La energía contenida en 1 gr. Hf-178m2, equivalente a 50 kg de TNT. Esto se puede usar para "bombear" láseres de combate compactos y como fuente regulada de rayos gamma, por ejemplo, en la detección de fallas y como fuente de energía de gran capacidad para vehículos.

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