介紹

鉿，化學(xué)元素符號為Hf，原子序數(shù)：72，是一種化學(xué)元素，屬于周期表中的ⅣB族。它是一種帶有光澤的銀灰色過渡金屬。它的化學(xué)性質(zhì)相對不活潑，不與稀鹽酸、稀硫酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，但可以溶于氫氟酸和王水。它有6種天然穩(wěn)定同位素：Hf-174、Hf-176、Hf-177、Hf-178、Hf-179和Hf-180。它的名稱來源于哥本哈根城的拉丁文名稱。1925年，瑞典化學(xué)家赫維西和荷蘭物理學(xué)家科斯特使用含氟絡(luò)鹽分級結(jié)晶的方法從鋯石中發(fā)現(xiàn)了鉿元素。它在地球化學(xué)分類中屬于親巖元素（Lithophile），與硅酸鹽礦物有較高的親和力。在地幔中，它會在原始地幔分異成核幔兩相時被萃取到地幔中。

圖一 鉿

應(yīng)用

金屬鉿的應(yīng)用除去在核電應(yīng)用領(lǐng)域的鉿控制棒[7]以外,在非核領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用,鉿在合金的應(yīng)用明顯能夠改善合金的性能,如鉿在高溫合金[1]、鎳鈦基合金[2]、鈮基合金[3]、稀土永磁材料[4]、鋁合金[5]、非晶合金[6]、銅合金[7]的應(yīng)用;鉿在新材料的應(yīng)用方向有等離子體切割的鉿絲[8]、光學(xué)鍍膜[9]及半導(dǎo)體存儲器件[10]的鉿靶材、鉿彈[11]等。圖二為金屬鉿的應(yīng)用。

在高溫合金中的應(yīng)用

侯介山等研究了鉿對合金高溫性能的影響,結(jié)果表明,Hf有利于蠕變壽命的提高。高溫合金中加入Hf,Hf原子主要直接溶解到γ'相中,使γ'相的成分變?yōu)镹i3(Al,Ti,Hf)。Ni3Al中可以溶解約7at%的鉿,加入鑄造鎳基高溫合金中的Hf有90%進(jìn)入到γ'相(含γ'+γ共晶),進(jìn)入γ'相的Hf使γ'相數(shù)量增多,增加γ'相的強(qiáng)化效果。鉿同時又是極強(qiáng)的碳化物形成元素,鉿能夠阻止M23C6/M6C沿晶界大量析出,能與MC分解而放出的碳形成二次穩(wěn)定的MC主要是Hf C,析出細(xì)小、分散、不規(guī)則的MC的顆粒。進(jìn)一步研究認(rèn)為,在凝固過程中鉿在γ'相中大量分布,導(dǎo)致一種盤旋的γ'-γ結(jié)構(gòu)在晶界形成,阻止裂紋高速擴(kuò)展。鉿還有另外的特點(diǎn),能夠提高基體合金的抗氧化性[12]。

圖二 鉿的應(yīng)用

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