正文 “孿生兄弟”铌與鉭(1 / 3)

把铌、鉭放到一起來介紹是有道理的,因為它們在元素周期表裏是同族,物理、化學性質很相似,而且常常伴生在一起,真稱得上是一對惟妙惟肖的“孿生兄弟”。

1801年,英國化學家哈奇特發現铌;1802年,瑞典化學家埃克貝裏發現鉭。當時的人以為它們是同一種元素。以後大約過了43年,人們用化學方法第一次把它們分開,這才弄清楚它們原來是兩種不同的金屬。

铌、鉭均是稀有高熔點金屬,它們的性質和用途有不少相似之處。

既然被稱作稀有高熔點金屬,铌、鉭最主要的特點當然是耐熱。它們的熔點分別高達2467℃和2980℃,不要說一般的火勢燒不化它們,就是煉鋼爐裏烈焰翻騰的火海也奈何它們不得。難怪在一些高溫高熱的部門裏,特別是製造1600℃以上的真空加熱爐裏,鉭金屬是十分合適用作爐內支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等的材料。

作為一種重要的合金元素,铌已廣泛地應用到普通低合金鋼、無磁鋼、低溫鋼、耐蝕鋼、彈簧鋼、軸承鋼等鋼種裏,用量要占世界铌總消費量的86%以上。在這些鋼裏,铌通過晶粒細化、沉澱強化等作用,不僅改善了它們的抗腐蝕、抗氧化、抗磨損等性能,而且有效地提高了它們的強度。比如,普通低合金鋼裏隻要加進萬分之幾的铌,就能提高強度10%~20%,再加上其他性能的改善,1噸含铌高強低合金鋼可以頂1.2~1.3噸普通鋼使用,現已廣泛用到汽車製造、石油管道、機械製造以及海洋、地質、化工等領域中。同樣,在鑄鐵中添加铌,由於能製成堅硬耐磨的碳氮化铌,可以提高強度,延長使用壽命。

铌、鉭合金的塑性好,加工和焊接性能優良,能製成薄板和外形複雜的零件,用作航天和航空工業的熱防護和結構材料。比如,含铌、鎳、鈷的超級合金,可用來製作噴氣發動機的部件,用作宇宙飛船及其重返大氣層時的耐高溫結構材料,鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導彈和噴氣發動機的耐熱高強材料以及控製和調節裝備的零件等。目前研製新型的高溫結構材料,開始把注意力更多地轉向铌、鉭,許多高溫高強合金都有這一對“孿生兄弟”參加,它們的產量正在進一步增長。

此外,铌和铌合金抗得住熔融堿金屬的腐蝕,對核燃料的相容性又好,可以用作核反應堆材料。鉭的硼化物、矽化物、氮化物及其合金,常被用來製作核工業中的釋熱元件和液態金屬的包套材料。铌鈦係和铌鋯係的某些合金具有恒彈性能,可製作特殊用途的彈性元件。氧化鉭和氧化铌用於製造高級光學玻璃和催化劑。铌酸鋰是一種優良的壓電晶體,在彩色電視濾波器和雷達延遲線上得到了應用。還有,铌酸鍶鋇單晶用作激光通信裝置的調製器,二硒化铌用作電動機械和儀表裝置的自潤滑填充劑等。

別看鋼鐵那麼堅硬,時間長了它會生鏽。其他許多金屬在使用過程中電會慢慢地蝕壞。據統計,正在使用中的金屬材料,每年因為腐蝕大約要損毀2%,也就是相當於每年要有成百萬噸金屬變成廢品。腐蝕給我們帶來的損失實在是太大了。尤其在化學工業裏,成天同酸堿打交道,腐蝕更是個大問題。許多化學產品,比如,硝酸、硫酸、鹽酸、純堿、燒堿等,遇到普通的鋼鐵,用不了多長時間就會把它們“吃掉”。

於是人們千方百計設法提高金屬的抗蝕本領。

挨個檢驗一下吧,究竟誰的抗蝕本領最強呢?人們發現,铌、鉭的抗蝕本領在金屬中是數一數二的,有些方麵甚至超過白金(鉑)。

拿铌來說,它在一般溫度下不與空氣裏的氧氣打交道,即使放到工業區的大氣中16年,它的表麵也不會生鏽,隻是稍稍有點兒變暗。