Hafnium Metals mangfoldighedsanvendelser

Det meste af det producerede hafnium bruges til fremstilling af kontrolstænger til atomreaktorer.[28]

Løft dine projekter med vores Premium hafniumtråd: Præcisionsstørrelser fra 0,8 mm til 6 mm for overlegen ydeevne.

Standarder:

Hafnium har begrænsede tekniske anvendelser på grund af nogle få faktorer. For det første minder det meget om zirconium, et mere rigeligt element, der kan bruges i de fleste tilfælde. For det andet var rent hafnium ikke almindeligt tilgængeligt før slutningen af ​​1950'erne, da det blev et biprodukt af atomindustriens behov for hafniumfrit zirconium.

Ansøgninger:

Atomreaktorer

Kernerne i flere hafniumisotoper kan hver absorbere flere neutroner. Dette gør hafnium til et godt materiale til atomreaktorers kontrolstænger. Dens neutronfangst tværsnit (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 stalde)[59] er omkring 600 gange større end zirconium (andre grundstoffer, der er gode neutronabsorbere til kontrolstænger, er cadmium og bor). Fremragende mekaniske egenskaber og enestående korrosionsbestandighedsegenskaber gør det muligt at bruge det i det barske miljø i trykvandsreaktorer.[28] Den tyske forskningsreaktor FRM II bruger hafnium som neutronabsorber.[60] Det er også almindeligt i militære reaktorer, især i amerikanske flåde ubådsreaktorer, at sænke reaktorhastigheder, der er for høje.[61][62] Det er sjældent fundet i civile reaktorer, den første kerne af Shippingport Atomic Power Station (en konvertering af en flåde reaktor) er en bemærkelsesværdig undtagelse.[63]

Legeringer

Den hafniumholdige raketdyse på Apollo Lunar Module i nederste højre hjørne

Hafnium bruges i legeringer med jern, titanium, niobium, tantal og andre metaller. En legering, der bruges til flydende raketpropeldyser, for eksempel hovedmotoren i Apollo Lunar Modules, er C103, som består af 89% niobium, 10% hafnium og 1% titanium.[64]

Små tilsætninger af hafnium øger vedhæftningen af ​​beskyttende oxidskalaer på nikkelbaserede legeringer. Det forbedrer derved korrosionsbestandigheden, især under cykliske temperaturforhold, der har tendens til at bryde oxidskalaer, ved at inducere termiske spændinger mellem bulkmaterialet og oxidlaget.[65][66][67]

Mikroprocessorer

Hafnium-baserede forbindelser anvendes i porte af transistorer som isolatorer i 45 nm (og derunder) generation af integrerede kredsløb fra Intel, IBM og andre.[68][69] Hafniumoxid-baserede forbindelser er praktiske højk-dielektriske stoffer, der tillader reduktion af gate-lækstrømmen, hvilket forbedrer ydeevnen ved sådanne skalaer.[70][71][72]

Isotop geokemi

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) og er ofte i fokus for hafniumstudier i geologi.[77] Hafnium erstattes let i zirkonkrystalgitteret og er derfor meget modstandsdygtigt over for hafniummobilitet og forurening. Zirkon har også et ekstremt lavt Lu/Hf-forhold, hvilket gør enhver korrektion for initial lutetium minimal. Selvom Lu/Hf-systemet kan bruges til at beregne en "modelalder", dvs. det tidspunkt, hvor det blev afledt fra et givet isotopreservoir såsom den udtømte kappe, har disse "aldre" ikke den samme geologiske betydning som andre geokronologiske teknikker, da resultaterne ofte giver isotopblandinger og dermed giver en gennemsnitsalder på det materiale, det er afledt af.

Granat er et andet mineral, der indeholder betydelige mængder hafnium til at fungere som et geokronometer. De høje og variable Lu/Hf-forhold, der findes i granat, gør det nyttigt til dating metamorfe begivenheder.

Andre anvendelser

På grund af dets varmebestandighed og dets affinitet til oxygen og nitrogen er hafnium en god renser for oxygen og nitrogen i gasfyldte og glødelamper. Hafnium bruges også som elektrode i plasmaskæring på grund af dets evne til at kaste elektroner ud i luften.[79]

Det høje energiindhold på 178m2Hf var bekymringen for et DARPA-finansieret program i USA. Dette program konkluderede til sidst, at det var umuligt at bruge den ovennævnte 178m2Hf nukleare isomer af hafnium til at konstruere højtydende våben med røntgenudløsende mekanismer - en anvendelse af induceret gamma-emission - på grund af dets omkostninger. Se hafnium-kontrovers.

Hafniummetallocenforbindelser kan fremstilles ud fra hafniumtetrachlorid og forskellige ligandarter af cyclopentadien-typen. Måske den enkleste hafniummetallocen er hafnocendichlorid. Hafniummetallocener er en del af en stor samling af gruppe 4 overgangsmetalmetallocenkatalysatorer [80], der bruges over hele verden til fremstilling af polyolefinharpikser som polyethylen og polypropylen.

En pyridyl-amido hafnium katalysator kan bruges til den kontrollerede iso-selektive polymerisation af propylen, som derefter kan kombineres med polyethylen for at lave en meget hårdere genanvendt plast.

Hafniumdiselenid studeres i spintronik takket være dets ladningstæthedsbølge og superledningsevne.