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下級欄目:
  (niobium)是一種化學元素?;瘜W符號Nb,原子序數41,原子量92.90638,屬周期系ⅤB族。1801年英國C.哈切特從鈮鐵礦中分離出一種新元素的氧化物,并命名該元素為columbium(中譯名鈳)。應用包套材料以及航空、宇航工業中熱防護和結構材料?! ?br /> 鈮歷史簡介
  當于1801年考察在大英博物館的礦石時,Charles Hatchett被一個標簽為columbite(鈳鐵礦)的樣本激起了興趣。他推測其包含一種新的金屬,他是對的。他加熱一塊樣本與碳酸鉀,溶解產物到水中,添加了酸后獲得了沉淀物。然而,進一步的處理也沒能生產出元素本身,他命名其為columbium(鈳——鈮元素的舊譯),被人們已知多年。
  其他人對則對鈳持懷疑態度,尤其是在接下來的一年發現了鉭之后。這些金屬在大自然中一起出現,而且很難分離。在1844年德國化學家Heinrich Rose證明了鈳鐵礦包含了這兩種元素,他把columbium(鈳)命名為niobium(鈮)。
  當時,科學家未能有效地把鈳(鈮)和性質極為相似的鉭區分開來。1809年,英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓(William Hyde Wollaston)對鈳和鉭的氧化物進行比較,得出兩者的密度分別為5.918g/cm及超過8g/cm。雖然密度值相差巨大,但他仍認為兩者是完全相同的物質。另一德國化學家海因里希·羅澤(Heinrich Rose)在1846年駁斥這一結論,并稱原先的鉭鐵礦樣本中還存在著另外兩種元素。他以希臘神話中坦塔洛斯的女兒尼俄伯(Niobe,淚水女神)和兒子珀羅普斯(Pelops)把這兩種元素分別命名為“Niobium”(鈮)和“Pelopium”。鉭和鈮的差別細微,而因此得出的新“元素”Pelopium、Ilmenium和Dianium實際上都只是鈮或者鈮鉭混合物。
  1864年,克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·愛丁·圣克萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特羅斯特(Louis Joseph Troost)明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學元素,并確定了一些相關化合物的化學公式。瑞士化學家讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞(Jean Charles Galissard de Marignac)在1866年進一步證實除鉭和鈮以外別無其他元素。然而直到1871年還有科學家發表有關Ilmenium的文章。
  1864年,德馬里尼亞在氫氣中對氯化鈮進行還原反應,首次制成鈮金屬。雖然他在1866年已能夠制備不含鉭的鈮金屬,但要直到20世紀初,鈮才開始有商業上的應用:電燈泡燈絲。鈮很快就被鎢淘汰了,因為鎢的熔點比鈮更高,更適合作燈絲材料。1920年代,人們發現鈮可以加強鋼材,這成為鈮一直以來的主要用途。貝爾實驗室的尤金·昆茲勒(Eugene Kunzler)等人發現,鈮錫在強電場、磁場環境下仍能保持超導性,這使鈮錫成為第一種能承受高電流和磁場的物質,可用于大功率磁鐵和電動機械。這一發現促使了20年后多股長電纜的生產。這種電纜在繞成線圈后可形成大型強電磁鐵,用在旋轉機械、粒子加速器和粒子探測器當中。
  純凈的金屬樣本在1864年由Christian Blomstrand制取,他用氫氣加熱還原氯化鈮實現。
鈮命名
  “Columbium”(鈳,符號Cb)是哈契特對新元素所給的最早命名。這一名稱在美國一直有廣泛的使用,美國化學學會在1953年出版了最后一篇標題含有“鈳”的論文;“鈮”則在歐洲通用。1949年在阿姆斯特丹舉辦的化學聯合會第15屆會議最終決定以“鈮”作為第41號元素的正式命名。翌年,國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)也采納了這一命名,結束了一個世紀來的命名分歧,盡管“鈳”的使用時間更早。這可算是一種妥協:IUPAC依北美的用法選擇“Tungsten”而非歐洲所用的“Wolfram”作為鎢的命名,并在鈮的命名上以歐洲的用法為先。具權威性的化學學會和政府機構都一般以IUPAC正式命名稱之,但美國地質調查局以及冶金業、金屬學會等組織至今仍使用舊名“鈳”。
鈮元素性質
  鈮是灰白色金屬,熔點2468℃,沸點4742℃,不溶于水,密度8.57g/cm3。室溫下鈮在空氣中穩定,在氧氣中紅熱時也不被完全氧化,高溫下與硫、氮 、碳直接化合 ,能與鈦 、鋯、鉿、鎢形成合金。不與無機酸或堿作用,也不溶于王水,但可溶于氫氟酸。鈮的氧化態為-1、+ 2、+3、+4和+5,其中以+5價化合物最穩定。
鈮物理性質
  鈮是一種帶光澤的灰色金屬,具有順磁性,屬于元素周期表上的5族。高純度鈮金屬的延展性較高,但會隨雜質含量的增加而變硬。它的最外電子層排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現象也出現在前后的釕(44)、銠(45)和鈀(46)元素上。
 
 

Z 元素 每層電子數
23 2, 8, 11, 2
41 2, 8, 18, 12, 1
73 2, 8, 18, 32, 11, 2
105   2, 8, 18, 32, 32, 11, 2(預測)
     
  鈮在低溫狀態下會呈現超導體性質。在標準大氣壓力下,它的臨界溫度為9.2K,是所有單質超導體中最高的。其磁穿透深度也是所有元素中最高的。鈮是三種單質第II類超導體之一,其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會大大影響其超導性質 。
  鈮對于熱中子的捕獲截面很低,因此在核工業上有相當的用處。
鈮化學性質
  鈮金屬室溫下在空氣中是極其穩定的,不與空氣作用。雖然它在單質狀態下的熔點較高(2,468°C),但其密度卻比其他難熔金屬低。鈮還能抵御各種侵蝕,并能形成介電氧化層。
  鈮的電正性比位于其左邊的鋯元素低。其原子大小和位于其下方的鉭元素原子幾乎相同,這是鑭系收縮效應所造成的。這使得鈮的化學性質與鉭非常相近。雖然它的抗腐蝕性沒有鉭這么高,但是它價格更低,也更為常見,所以在要求較低的情況下常用以代替鉭,例如作化工廠化學物槽內涂層物料。
鈮同位素
  主條目:鈮的同位素。
  自然產生的鈮由一種穩定同位素組成:Nb。截至2003年,已合成的放射性同位素共有至少32種,原子量在81和113之間。其中最穩定的是Nb,半衰期有3470萬年;Nb是最不穩定的同位素之一,其半衰期估計只有30毫秒。比Nb更輕的同位素一般進行β衰變,比它重的則會進行β衰變。例外包括:Nb、Nb和Nb會進行少量β緩發質子發射,Nb會進行電子捕獲和正電子發射,而Nb會同時進行正電子(β)和電子(β)發射。
  已知的同核異構體共有25種,質量數介乎84至104。這個質量區間內的同位素中,只有Nb、Nb和Nb不具有同核異構體。最穩定的鈮同核異構體是Nb,半衰期為16.13年;最不穩定的是Nb,半衰期為103納秒。除Nb進行少量電子捕獲之外,所有同核異構體的衰變方式都是同核異構體轉換或β衰變。
鈮制取
  金屬鈮可用電解熔融的七氟鈮酸鉀制取,也可用金屬鈉還原七氟鈮酸鉀或金屬鋁還原五氧化二鈮制取。純鈮在電子管中用于除去殘留氣體,鋼中摻鈮能提高鋼在高溫時的抗氧化性,改善鋼的焊接性能。鈮還用于制造高溫金屬陶瓷。
  開采所得的礦石要經過分離過程,使五氧化二鉭(Ta2O5)和五氧化二鈮(Nb2O5)從其他礦物中脫離出來。加工過程的首個步驟是與氫氟酸反應:
  Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
  Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O  讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發明了產業規模的分離方法,利用了鈮和鉭的氟化物配合物所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似環己酮的有機溶劑把氟化物從水溶液中萃取出來,再用水將鈮和鉭的配合物從有機溶劑中分別提取。加入氟化鉀能使鈮沉淀成氟化鉀配合物,而加入氨則可沉淀出五氧化二鈮:
  H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF  然后:
  2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O
  從化合物到金屬態的還原方法有幾種。一是對K2[NbOF5]和氯化鈉的熔融混合物進行電解,二是用鈉對氟化鈮進行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規模生產中,則一般使用氫或碳對Nb2O5進行還原。另一種方法利用鋁熱反應,其中氧化鐵和氧化鈮與鋁反應:
  3 Nb2O5+ Fe2O3+ 12Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
  少量類似硝酸鈉的氧化添加劑可以加強以上反應。這樣會產生氧化鋁和鈮鐵合金,后者可用于鋼鐵生產。鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。如不加入氧化鐵,鋁熱反應會產生鈮金屬,不過要經純化過程才可制成具超導性質的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經銷商所用的方法是真空電子束熔煉。
  截至2013年,巴西冶金及礦業有限公司(葡萄牙語:Cia. Brasileira de Metalurgia & Minerao)控制了世界85%的鈮生產。美國地質調查局估計,鈮產量從2005年的38,700噸升至2006年的44,500噸。全球鈮資源存量估計有440萬噸。在1995至2005年間,產量從17,800噸上升至雙倍以上。2009年至2011年,產量維持在每年63,000噸的穩定狀態。
礦產(噸)(美國地質調查局估值)

國家 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
澳大利亞 160 230 290 230 200 200 200          
巴西 30,000 22,000 26,000 29,000 29,900 35,000 40,000 57,300 58,000 58,000 58,000 58,000
加拿大 2,290 3,200 3,410 3,280 3,400 3,310 4,167 3,020 4,380 4,330 4,420 4,400
剛果民主共和國   50 50 13 52 25            
莫桑比克     5 34 130 34 29          
尼日利亞 35 30 30 190 170 40 35          
盧旺達 28 120 76 22 63 63 80          
全球 32,600 25,600 29,900 32,800 34,000 38,700 44,500 60,400 62,900 62,900 62,900 63,000
  
鈮存量
  根據估算,鈮在地球地殼中的豐度為百萬分之20,在所有元素中排列第33位。部份科學家認為,鈮在整個地球中的含量更高,但因密度高而主要聚集在地核中。鈮在自然界中不以純態出現,而是和其他元素結合形成礦物。這些礦物一般也含有鉭元素,例如鈳鐵礦(即鈮鐵礦,(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)和鈳鉭鐵礦((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)。含鈮、鉭的礦物通常是偉晶巖和堿性侵入巖中的副礦物。其他礦物還有鈣、鈾和釷以及稀土元素的鈮酸鹽,例如燒綠石((Na,Ca)2Nb2O6(OH,F))和黑稀金礦((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6)等。這些大型鈮礦藏出現在碳酸鹽巖(一種碳酸鹽、硅酸鹽火成巖)附近,亦是燒綠石的組成成份。
  巴西和加拿大擁有最大的燒綠石礦藏。兩國在1950年代發現這些礦藏,至今仍是鈮精礦的最大產國。世界最大礦藏位于巴西米納斯吉拉斯州阿拉沙的一處碳酸鹽侵入巖地帶,屬于CBMM(巴西礦物冶金公司);另一礦藏位于戈亞斯,屬于英美資源,同樣是碳酸鹽侵入巖。以上兩個礦場的產量占世界總產量的75%。第三大礦場位于加拿大魁北克省薩格奈附近,產量占世界7%。
鈮化合物
  鈮在很多方面都與鉭及鋯十分相似。它會在室溫下與氟反應,在200°C下與氯和氫反應,以及在400°C下與氮反應,產物一般都是間隙非整比化合物。鈮金屬在200°C下會在空氣中氧化,且能抵御熔融堿和各種酸的侵蝕,包括王水、氫氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。不過氫氟酸以及氫氟酸和硝酸的混合物則可以侵蝕鈮。
  雖然鈮可以形成氧化態為+5至-1的各種化合物,但它最常見的還是處于+5氧化態。氧化態低于+5的鈮化合物中都含有鈮﹣鈮鍵。
鈮氧化物及硫化物
  鈮的氧化物可以有以下的氧化態:+5(Nb2O5)、+4(NbO2)和+3(Nb2O3),另外較罕見的有+2態(NbO)。五氧化二鈮是最常見的鈮氧化物,鈮金屬及所有鈮化合物的制備都需從其開始。要制成鈮酸鹽,可將五氧化二鈮溶于堿性氫氧化物溶液中,或熔化于堿金屬氧化物中。鈮酸鋰(LiNbO3)具有鈣鈦礦型偏三方晶系結構,而鈮酸鑭則含孤立的NbO3
  4離子。其他已知化合物還包括硫化鈮(NbS2),它會形成層狀結構?! ±没瘜W氣相沉積法或原子層沉積法可以在物料表面加上五氧化二鈮薄層,兩種方法均用到乙醇鈮(V)在350°C以上會熱分解的原理。
鈮鹵化物
  鈮可以形成擁有+5和+4氧化態的鹵化物,以及各種亞化學計量化合物。五鹵化鈮(NbX5)含有八面體型鈮中心原子。五氟化鈮(NbF5)是一種白色固體,熔點為79.0°C,而五氯化鈮(NbCl5則呈黃色(見左圖),熔點為203.4°C。兩者均可經水解形成氧化物和鹵氧化物,例如NbOCl3。五氯化鈮也是一種具揮發性的試劑,可用于合成包括二氯二茂鈮((C5H5)2NbCl2)在內的各種有機金屬化合物。鈮的四鹵化物(NbX4)都是深色的聚合物,內含鈮﹣鈮鍵,如呈黑色、具吸濕性的四氟化鈮(NbF4)和棕色的四氯化鈮(NbCl4)。
  鈮的鹵化物負離子也存在,這是因為鈮的五鹵化物都是路易斯酸。最重要的一種為[NbF7],它是鈮和鉭的礦物分離過程中的一個中間化合物。它比對應的鉭化合物更易轉換為氧五氟化物。其他鹵化配合物還包括[NbCl6]:
  Nb2Cl10+ 2 Cl→ 2 [NbCl6]
  鈮還會形成多種還原鹵化物原子簇,如[Nb6Cl18]。
鈮氮化物及碳化物
  氮化鈮(NbN)在低溫下會變成超導體,被用在紅外線探測器中。最主要的碳化鈮是NbC,其硬度極高,是一種耐火的陶瓷材料,可用作切割工具刀頭材料。
鈮應用
鈮超導應用
  人們很早以前就發現,當溫度降低到接近絕對零度的時俟,有些物質的化學性質會發生突然的改變,變成一種幾乎沒有電阻的“超導體”。物質開始具有這種奇異的“超導”性能的溫度叫臨界溫度。不用說,各種物質的臨界溫度是不一樣的。
  要知道,超低溫度是很不容易得到的,人們為此而付出了巨大的代價;越向絕對零度接近,需要付出的代價越大。所以我們對超導物質的要求,當然是臨界溫度越高越好。
  具有超導性能的元素不少,鈮是其中臨界溫度最高的一種。而用鈮制造的合金,臨界溫度高達絕對溫度十八點五到二十一度,是目前最重要的超導材料。
  不久前,人們曾用鈮鈦超導材料制成了一臺直流發電機。它的優點很多,比如說體積小,重量輕,成本低,與同樣大小的普通發電機相比,它發的電量要大一百倍。
鈮高溫合金
  世界上很大一部份鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態,用于生產鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃氣渦輪發動機、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ''相態。這類合金一般含有最高6.5%的鈮。Inconel 718合金是其中一種含鈮鎳基合金,各元素含量分別為:鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。應用包括作為高端機體材料,如曾用于雙子座計劃。
  C-103是一種鈮合金,它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦,可用于液態火箭推進器噴管,例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會開始氧化,所以為了防止它變得易碎,須在其表面涂上保護涂層。
鈮基合金
  C-103合金是1960年代初由華昌公司和波音公司共同研發的鈮合金。由于冷戰和太空競賽的緣故,杜邦、美國聯合碳化物、通用電氣等多個美國公司都在同時研發鈮基合金。鈮和氧容易反應,所以生產過程需在真空或惰性氣體環境下進行,這大大增加了成本和難度。真空電弧重熔(VAR)和電子束熔煉(EBM)是當時最先進的生產過程,促使了各種鈮合金的發展。1959年起,研究項目在測試了“C系”(可能取了舊名鈳“Columbium”的首字母)中共256種鈮合金后,終于制得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當時擁有從核級鋯合金提煉而成的鉿元素,并希望發展它的商業應用。C系中擁有所謂103成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡,因此華昌于1961年利用VAR和EBM方法生產了首批500磅C-103合金,應用于渦輪引擎部件和液態金屬換熱器。同期的其他鈮合金還有:芬斯蒂爾冶金公司的FS85(Nb-10W-28Ta-1Zr)、華昌和波音的Cb129Y(Nb-10W-10Hf-0.2Y)、聯合碳化物的Cb752(Nb-10W-2.5Zr)及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。
鈮醫療應用
  鈮在外科醫療上也占有重要地位,它不僅可以用來制造醫療器械,而且是很好的“生物適應性材料”。
  比如說吧,用鈮片可以彌補頭蓋骨的損傷,鈮絲可以用來縫合神經和肌腱,鈮條可以代替折斷了的骨頭和關節,鈮絲制成的鈮紗或鈮網,可以用來補償肌肉組織。
  在醫院里,還會有這樣的情況:用鉭條代替人體里折斷了的骨頭之后,經過一段時間,肌肉居然會在鈮條上生長起來,就像在真正的骨頭上生長一樣。怪不得人們把鈮叫作“親生物金屬”。
  為什么鈮在外科手術中能有這樣奇特的作用呢?
  關鍵還是因為它有極好的抗蝕性,不會與人體里的各種液體物質發生作用,并且幾乎完全不損傷生物的機體組織,對于任何殺菌方法都能適應,所以可以同有機組織長期結合而無害地留在人體里。
  除了在外科手術中有這樣好的用途外,利用鈮、鉭的化學穩定性,還可以用它們來制造電解電容器、整流器等等。
  特別是鈮,約有一半以上用來生產大容量,小體積,高穩定性的固體電解電容器。全世界每年都要生產幾億只。
  鈮電解電容器沒有“辜負”人們的厚望,它具有很多其他材料比不上的優點。
  它比跟它一般大小的其他電容器“兄弟”的電容量大五倍,而且非??煽?、耐震,工作溫度范圍大,使用壽命長,已經大量地用在電子計算機、雷達、導彈、超音速飛機、自動控制裝置以及彩色電視、立體電視等的電子線路中。
鈮鋼鐵應用
  在鋼的各種微合金化元素中,廢鈮是最有效的微合金化元素,鈮的作用如此之大,以至于鐵原子中含有豐富的鈮原子,就能達到改善鋼性能的目的。實際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮,就足以改變鋼的力學性能。例如:當加入0.1%的合金化元素時,提高鋼的屈服強度依次為:鈮118MPa;釩71.5MPa;鉬40MPa;錳17.6MPa;鈦為零。實際上鋼中只需加入0.03%—0.05%Nb,鋼的屈服強度便可提高30%以上。而鋼的成本每噸僅增1美元。例如:普通中碳鋼的屈服強度一般為250MPa,加入微量鈮可使強度提高到350—800MPa。
  鈮作為微合金化元素加入鋼中并不改變鐵的結構,而是與鋼中的碳#氮#硫結合,改變鋼的顯微結構。鈮對鋼的強化作用主要是的是細晶強化和彌散強化,鈮能和鋼中的碳氮生成穩定的碳化物和碳氮化物。而且還可以使碳化物分散并形成具有細晶化的鋼。
  鈮還可以通過誘導析出和控制冷卻速度,實現析出物彌散分布。在較寬的范圍內調整鋼的韌性水平。因此,加入鈮不僅可以提高鋼的強度,還可以提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐蝕性!降低鋼脆性轉變溫度,獲得好的焊接性能和成型性能
  該成分被廣泛的應用到連續油管的管材材料中
  鈮酸鋰是一種電鐵性物質,在手提電話和光調變器中以及表面聲波設備的制造上有廣泛的應用。它的晶體結構屬于ABO3型,與鉭酸鋰和鈦酸鋇相同。鈮可以代替鉭電容器中的鉭,降低成本,但鉭電容器仍較為優勝。
鈮其他
  鈮(或摻有1%鋯)是高壓鈉燈電弧管的密封材料,因為鈮的熱膨脹系數與經燒結的礬土弧光燈陶瓷材料非常相近。這種用于鈉燈的陶瓷可以抵御化學侵蝕,也不會與燈內的高溫鈉液體和氣體產生還原反應。鈮也被用在電弧焊條上,用來焊接某些穩定化不銹鋼。一些大型水箱的陰極保護系統中以鈮作為陽極的材料,陽極一般再鍍上一層鉑。
鈮相關種類
  冶金用鈮粉
  鈮粉一般用粉未冶金法制取,外觀呈深灰色,供加工原料和生產電焊條等用。根據產品使用要求不同,鈮粉分為FNb-1、FNb-2和FNb-3三個牌號。FNb-1和FNb-2鈮粉應通過150um(100目)篩孔,FNb-3鈮粉應通過180um(80目)篩孔。
  鈮鋯合金
  在金屬鈮中加入金屬鋯所組成的合金。鋯在鈮合金中主要以固溶體狀態存在,當存微量及碳或添加微量碳時,則有少量碳化物及氧化物彌散析出,所以鈮鋯使合金具有較高的強度和良好的塑性加工性能,抗氧性和抗堿金屬腐蝕性能好。
  五氧化二鈮
  用液-液萃取法制得的鈮的氧化物,呈白色或淺黃色粉未狀,供生產鈮粉、鈮條和陶瓷電容器等用。根據使用要求及化學成分不同,產品劃分為FNb2O5-1、FNb2O5-2、和FNb2O5-3三個牌號。
  鉭和鈮
  把它們放到一起來介紹是有道理的,因為它們在元素周期表里是同族,物理、化學性質很相似,而且常常“形影不離”,在自然界伴生在一起,真稱得上是一對惟妙惟肖的“孿生兄弟”。事實上,當人們在十九世紀初首次發現鈮和鉭的時候,還以為它們是同一種元素呢。以后大約過了四十二年,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。鈮、鉭和鎢、鉬一樣都是稀有高熔點金屬,它們的性質和用途也有不少相似之處。
  既然被稱為稀有高熔點金屬,鈮、鉭最主要的特點當然是耐熱。它們的熔點分別高達攝氏二千四百多度和將近三千度,不要說一般的火勢燒不化它們,就是煉鋼爐里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里,特別是制造一千六百度以上的真空加熱爐,鉭金屬是十分適合的材料。
  一種金屬的優良性能往往可以“移植”到另一種金屬里。用鈮作合金元素添加到鋼里,能使鋼的高溫強度增加,加工性能改善。鈮、鉭與鎢、鉬、釩、鎳、鈷等一系列金屬合作,得到的“熱強合金”,可以用作超音速噴氣式飛機和火箭、導彈等的結構材料??茖W家們在研制新型的高溫結構材料時,已開始把注意力轉向鈮、鉭;許多高溫、高強度合金都有這一對孿生兄弟參加。
  鈮、鉭本身很頑強,它們的碳化物更有能耐,這個特點與鎢、鉬也毫無二致。用鈮和鉭的碳化物作基體制成的硬質合金,有很高的強度和抗壓、耐磨、耐蝕本領。在所有的硬質化合物中,碳化鉭的硬度是最高的。用碳化鉭硬質合金制成的刀具,能抗得住三千八百度以下的高溫,硬度可以與金剛石匹敵,使用壽命比碳化鎢更長。
鈮安全
  鈮元素沒有已知的生物用途。鈮粉末會刺激眼部和皮膚,并有可能引發火災;但成塊鈮金屬則完全不影響生物體(低過敏性),因此是無害物質。鈮常見于首飾中,而一些醫學植入物也含有鈮。
  某一些鈮化合物具有毒性,但一般人很難接觸到這些物質。鈮酸鹽和氯化鈮都可溶于水,科學家已在老鼠身上進行了實驗,觀察短期和長期接觸這些化合物所帶來的效果。對于老鼠,單次注入五氯化鈮或鈮酸鹽的半數致死量(LD50)為10至100mg/kg之間。經口服的毒性較低,對于老鼠的LD50值在七天后為940mg/kg。
 

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