Ниобиевая полоса: производство, свойства, применение

Ниобий – химический элемент с 41 порядковым номером. Впервые был обнаружен в начале XIX века, однако его признание отложилось на 150 лет. Только в 1950 году решением Международного союза прикладной и теоретической химии атому была выделена собственная ячейка в периодической системе Менделеева.

Для того чтобы использовать полезные качества элемента в промышленности, из него изготавливается ниобиевая полоса. Сама по себе она не обладает ничем уникальным. Весь ее потенциал раскрывается при создании сплавов, растворов и других составов.

Добыча ниобия

Обогащение ниобиевых руд – весьма сложный и затратный процесс. Все потому, что его содержание в одной тонне горной породы не превышает 24 грамм. Кроме того, элемент из-за сходных химических свойств очень сложно отличить от тантала.

В естественных условиях встречается лишь в рассеянном виде – в магматических породах и кристаллах, а также в составе некоторых минералов – пирохлора, лопарита, колумбита-танталита. Этот элемент периодической системы добывают главным образом из представленных соединений. Производство ниобия состоит из трех этапов:

1. Вскрытие породы с высоким содержанием ниобиевых веществ.
2. Отделение ниобия от тантала, получение их чистых соединений.
3. Восстановление и очистка металла и его сплавов от примесей.

Основу производственного цикла составляют высокотемпературные термические процессы с использованием алюминия, натрия или карбона. Непосредственно ниобиевые полосы получают прессованием порошка, спеканием порошковых «кубиков» в вакууме, а также электролучевой дуговой плавкой.

Полезные свойства

Благодаря своим выдающимся характеристикам ниобий используется во многих отраслях промышленности. Чтобы облегчить процесс внедрения элемента в формулу базового состава, изготавливаются различные прокатные изделия, в том числе и ниобиевая полоса. Основным действующим веществом при этом является карбид ниобия, который благотворно влияет на механические свойства материалов.

Для легирования одной тонны стали необходимо всего 200 грамм ниобия. Полученный сплав отличается высокой твердостью и пластичностью, низкой хрупкостью, лучшей сопротивляемостью коррозии. Элемент используются и для защитных цветных металлов, в частности алюминия, от щелочей и кислот.

Применение ниобия

Ниобиевая полоса чаще всего используется в качестве легирующей добавки при создании сплавов как из цветных, так и из черных металлов. Основными сферами применения ниобия являются ракетостроение, радио- и электронная техника, химическое аппаратостроение, авиационное и космическое машиностроение.

Применение металлического, или чистого, ниобия обусловлено рядом его полезных свойств. Среди них особо выделяются тугоплавкость, коррозионная стойкость, способность повышать жаропрочность материалов и их проводящую способность.

Уникальным качеством, которым обладает ниобиевая полоса, является практически нулевое взаимодействие с изотопами урана при температуре до 1100 градусов по Цельсию. Более того, атом обладает низкой искусственной радиоактивностью. Все это позволяет его использовать для защиты ядерных реакторов, а также в качестве контейнеров для хранения отработанного радиоактивного топлива.

Продукция из ниобия

Из металлического ниобия создаются изделия главным образом для удовлетворения нужд атомной промышленности. Здесь из него получают оболочки для урановых и плутониевых тепловыводящих элементов, контейнеры для хранения жидких металлов, радиоактивных отходов.

Изделия из ниобия используются для создания сверхмощной вычислительной техники. С его помощью снижают сопротивление проводников, получая тем самым криотроны – сверхвысокопроводящие элементы ЭВМ. В Австрии сплав серебра и ниобия использовался для чеканки коллекционных монет.