铌的作用与用途是什么?( 二 )


铌的化学性质铌是灰白色金属,熔点2468℃,沸点4742℃,密度8.57克/立方厘米 。室温下铌在空气中稳定,在氧气中红热时也不被完全氧化,高温下与硫、氮 、碳直接化合 ,能与钛 、锆、铪、钨形成合金 。不与无机酸或碱作用,也不溶于王水,但可溶于氢氟酸 。
铌哪个省储量多储量最高的是蒙古的白云鄂博,有“稀土之都”称号 。
中国稀土矿床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点 。地质工作者已在全国三分之二以上的省(区)发现上千处矿床、矿点和矿化产地 。
除内蒙古包头的白云鄂博、江西赣南、广东粤北、四川凉山为稀土资源集中分布区外,山东、湖南、广西、云南、贵州、福建、浙江、湖北、河南、山西、辽宁、陕西、新疆等省区亦有稀土矿床发现,但是资源量要比矿化集中富集区少得多 。
铌是什么金属以铌为基加入其他元素组成的合金 。铌属难熔金属,熔点为2467℃,在1093~1427℃温度范围内比强度高 。同钨合金和钼合金相比,铌合金塑性好,加工和焊接性能优良,因而能制成薄板和外形复杂的零件,可用作航天和航空工业的热防护和结构材料 。
什么是铌和钽?1801年英国化学家哈切特分析北美一种铌铁矿石时发现了铌 。1864年,布朗斯登用强烈的氢气火焰使氯化铌还原为铌 。
铌的命名颇有一段趣味故事 。因为当时哈切特研究的矿石是在美国发现的,美国又称为哥伦比亚,为纪念哥伦比亚将新元素取名为“钶” 。
但是,1802年瑞典化学家埃克伯格又发现了与“钶”性质非常相似的“钽”(两者原子半径仅差4.2%) 。因此很长一段时间曾将该两者认为是同一种元素,包括当时许多有名的化学家如贝采里乌斯等人都是这样判断的,且只采用“钽”这个名称 。
直到1845年德国化学家罗泽才指出“钶”和“钽”是两种不同元素,由于两元素性质非常相似,罗泽就把“钽”(实为“钶”)叫成“铌”(Niobium),1907年才制得纯金属铌 。
铌的取名是以古希腊神话中吕底亚国王坦塔罗斯的女儿尼奥勃的名字来命名的 。
多年来,铌这个元素保留了两个名称,在美国用“钶”,在欧洲用“铌”,直到1951年国际纯化学和应用化学协会命名委员会正式决定统一采用“铌”作为该元素的正式名称 。现在美国化学家已改用“铌”这个名称,但冶金学家和金属实业界有时仍用“钶”这个名称 。
1802年,瑞典化学家埃克伯格在分析斯堪的那维亚出产的一种矿物(铌钽矿)时,使它们的酸生成氟化复盐后,进行再结晶,从而发现了钽 。1814年贝采里乌斯判定它确是一种新元素,并赞同赋予它tantalum(“钽”)这个名字 。原意是“使人烦恼”,因它不易与铌分离 。铌钽的氧化物和盐类早在1824年就开始研究,但纯金属可锻钽直到1903年才用金属钠还原氟钽酸盐的方法制得 。1929年金属钽的生产才开始进入工业规模 。关于钽的命名有一种说法,认为是源自古希腊神话中吕底亚国王坦塔罗斯的名字 。相传,坦塔罗斯由于触犯了众神而被罚在地狱中受酷刑 。当他站在齐脖子深的水中因干渴而要饮水时,水就向下打旋消失不见了;当他因饥饿而想去吃离他只有几英寸远的果树上的果子时,树枝都摇晃起来使他够不着 。金属钽有极不寻常的耐酸性能,甚至能耐王水 。钽在酸里,酸对它的影响绝不比坦塔罗斯站在水中时水对他的影响更大,所以用坦塔罗斯的名字命名金属钽 。但是因为英语中tantalize(“愚弄”)一词也源自坦塔罗斯的名字,所以有人认为钽的取名,是由于发现者在找到它之前受到了tantalize(愚弄),因而几乎错过了发现它的机会 。这种说法显然不恰当 。
铌和钽这一对“孪生兄弟”,把它们放到一起来介绍是有道理的,因为它们在元素周期表里是同族,物理、化学性质很相似,而且常常“形影不离”,在自然界伴生在一起,真称得上是一对密不可分的“孪生兄弟” 。
铌、钽和钨、钼一样都是稀有高熔点金属,它们的性质和用途也有不少相似之处 。
既然被称为稀有高熔点金属,铌、钽最主要的特点当然是耐热 。它们的熔点分别高达2400℃和将近3000℃,不要说一般的火势烧不化它们,就是炼钢炉里烈焰翻腾的火海也奈何它们不得 。难怪在一些高温高热的部门里,特别是制造1600℃以上的真空加热炉,钽金属是十分适合的材料 。
我们在前面介绍钨钼合金钢的时候就已经看到,一种金属的优良性能往往可以“移植”到另一种金属里 。现在的情况也是这样,用铌作合金元素添加到钢里,能使钢的高温强度增加,加工性能改善 。铌、钽与钨、钼、钒、镍、钴等一系列金属合作,得到的“热强合金”,可以用作超音速喷气式飞机和火箭、导弹等的结构材料 。目前科学家们在研制新型的高温结构材料时,已开始把注意力转向铌、钽,许多高温、高强度合金都有这一对孪生兄弟参加 。