Області застосування

Розглядаючи характер елементу і тих речовин, які він утворює, можна сказати що мають цінність для практичного використання. Тантал, як і ніобій, застосовується переважно в електровакуумній техніці і хімічній промисловості. Однак все частіше і частіше миготять у пресі повідомлення про використання танталу поряд з ніобієм в літако- і ракетобудуванні, а разом з тим, ймовірно, і в космічній техніці.

Обидва елементи наділені цінним поєднанням якостей. Здатність поглинати гази хороша для підтримування високого вакууму: хімічна інертність дозволяє використовувати їх в високоагресивних середовищах, аж до атомних реакторів, і застосовувати в медицині при кістковій і пластичній хірургії. Метали анітрохи не шкодять діяльності живих тканин організму. Справжній переворот викликало застосування тантала, ніобію і їх сполук у металургії. З'явилася можливість різко розширити асортимент різних сталей і сплавів. Причому не тільки ніобій і тантал змінюють характер сплавів, але і, навпаки, добавка до цих елементів інших металів надає їм інші якості. Алюміній, наприклад, підвищує міцність металевого ніобію і танталу. Вольфрам і молібден збільшують їх теплостійкість. З додаванням міді збільшується здатність металів проводити електричний струм. При цьому сплав майже вдвічі стає міцніше і твердіше, ніж мідь.

З танталу виготовляють фільєри для протягання ниток у виробництві штучних волокон. Раніше такі фільєри робили з платини і золота. Найтвердіші сплави отримують з карбіду танталу з нікелем в якості цементуючою добавки. Вони настільки тверді, що залишають подряпини навіть на алмазі, який вважається еталоном твердості.

Перше місце за величиною критичної температури переходу в надпровідний стан було віддано германіду ніобію Nb3Ge. Його критична температура становить 23,2 К (приблизно-250°С). Інша сполука станід ніобію - стає понадровідником при трохи більш нижчій температурі - 255 ° С. Щоб повніше оцінити цей факт, вкажемо, що більшість надпровідників відомі лише для температур рідкого гелію (2,172 К). Надпровідники з ніобієвих матеріалів дозволяють виготовляти магнітні котушки, що створюють надзвичайно потужні магнітні поля. Магніт діаметром 16 см і висотою 11 см, де обмоткою служить стрічка з такого матеріалу, здатний створити поле колосальної напруженості. Необхідно тільки перевести магніт в надпровідний стан, тобто охолодити, а охолодження до менш низької температури виконати, звичайно, легше.

Важлива роль ніобію в зварювальному справі. Поки зварювали звичайну сталь, ніяких особливих труднощів цей процес не представляв і труднощів не створював. Однак, коли почали зварювати конструкції з спеціальних сталей складного хімічного складу, зварювальні шви стали втрачати багато цінних якостей зварюваного металу. Ні зміни складу електродів, ні вдосконалення конструкцій зварювальних апаратів, ні зварювання в атмосфері інертних газів ніякого ефекту не давали. Ось тут на допомогу і прийшов ніобій. Сталь, у якої, як невелика добавка введений ніобій, можна зварювати, не побоюючись за якість зварювального шва. Крихкість шву надають виникаючі при зварюванні карбіди, але здатність ніобію з'єднуватися з вуглецем і перешкоджати утворенню карбідів інших металів, що порушують властивості сплавів, врятували становище. Карбіди ж самого ніобію, як і танталу, мають достатню в'язкість. Це особливо цінно при зварюванні котлів і газових турбін, працюючих під тиском в агресивному середовищі.

Ніобій і тантал здатні поглинати значні кількості таких газів, як водень, кисень і азот. При кімнатній температурі 1 г ніобій здатний поглинути 100 см3 водню. Але навіть при сильному нагріванні ця властивість практично не слабшає. При 500 ° С ніобій ще може поглинути 75 см3 водню, а тантал в 10 разів більше. Цією властивістю користуються для створення високого вакууму або в електронних приладах, де необхідно зберегти точні характеристики при високих темпера-турах. Ніобій і тантал, нанесені на поверхню деталей, як губка, поглинають гази, забезпечуючи стабільну роботу приладів. За допомогою цих металів великих успіхів досягла відновна хірургія. У медичну практику увійшли не тільки платівки з танталу, але й нитки з танталу і ніобію. Хірурги успішно використовують такі нитки для зшивання порваних сухожиль, кровоносних судин і нервів. Танталова «пряжа» служить для відновлення мускульної сили. З її допомогою хірурги укріплюють після операції стінки черевної порожнини.

Тантал має виключно міцний зв'язок між атомами. Це зумовлює його надзвичайно високу температуру плавлення і кипіння. Механічні якості та хімічна стійкість наближають тантал до платини. Хімічна промисловість використовує таке сприятливе поєднання якостей танталу. З нього виготовлюють деталі кислотостійкого обладнання хімічних заводів, нагрівальні і охолоджувальні пристосування, які мають контакт з агресивним середовищем.

У атомній енергетиці знаходять застосування дві властивості ніобію. Ніобій наділений дивовижною «прозорістю» для теплових нейтронів, тобто здатний пропускати їх через шар металу, практично з нейтронами не реагуючи. Штучна радіоактивність ніобію (виходить при контакті з радіоактивними матеріалами) невелика. Тому з нього можна робити контейнери для зберігання радіоактивних відходів та установки з їх переробки. Іншою не менш цінною (для ядерного реактора) властивістю ніобію є відсутність помітної взаємодії з ураном та іншими металами навіть при температурі 1000 ° С. Розплавлені натрій і калій, застосовувані як теплоносії в атомних реакторах деяких типів, вільно можуть циркулювати по ніобиєвих трубах, не завдаючи їм ніякої шкоди.

Дата добавления: 2015-05-23