根據(jù)這些推論,1923年匈牙利化學家GeorgeCharlesdeHevesy和丹麥物理學家Coster對源自挪威和格陵蘭的含鋯礦石進行了X射線光譜分析,果真發(fā)現(xiàn)了這一元素。他們?yōu)榱思o念該元素的發(fā)現(xiàn)所在地——丹麥的首都哥本哈根,命名它為hafnium(來源于哥本哈根的拉丁名Hafnia),元素符號定為Hf。1925年,Hevesy和Coster用含氟絡鹽分級結(jié)晶的方法分離掉鋯、鈦,得到純的鉿鹽;并用金屬鈉還原鉿鹽,得到純的金屬鉿,制得了幾毫克純鉿的樣品。1925年,德國人Arkel和。碘化物熱離解法產(chǎn)出的鉿純度高,能滿足原子能工業(yè)純度要求,但生產(chǎn)能力小,能耗及成本高,已逐漸被其他方法替代。1940年,盧森堡科學家。由于四氯化鉿與四氯化鈦性質(zhì)相似,鎂還原法也被用于鉿的生產(chǎn),并成為金屬鉿的主要生產(chǎn)方法。 二氧化鉿主要用作鍍膜材料。漯河高純鉿
鋁還原二氧化鉿法
鋁還原法制備金屬鉿一般將鉿的氧化物經(jīng)鋁熱還原制得鉿鋁合金,然后鉿鋁合金經(jīng)高溫真空脫除鋁和電子束熔煉脫除其他殘余雜質(zhì)而得到較純的金屬鉿。主要發(fā)生的化學反應為:
3HfO2 + 13Al = 3HfAl3 + 2Al2O3
HfAl3 = Hf + 3Al
1965年,Gosse和Albert報道了一種通過鋁熱還原二氧化鉿制備金屬鉿的方法。該方法首先是在真空狀態(tài),溫度高于2773 K 條件下,將鉿的氧化物( HfO2) 與鋁進行反應還原得到鋁鉿合金,然后再將得到的鋁鉿合金進行脫鋁得到粗金屬鉿。20世紀80年代,Juneja等研究了鋁還原第Ⅳ族金屬氧化物制備其金屬。與鋁還原法相似,Gosse等用硅、碳來還原二氧化鉿制備鉿,均不太成功。 漯河高純鉿鉿的熱中子捕獲截面大,是較理想的中子吸收體,可作原子反應堆的控制棒和保護裝置。
鋯極耐鹽酸腐蝕。工業(yè)純鋯在所有的沸騰的所有濃度鹽酸中,腐蝕速率均小于。溫度升高,腐蝕速率增大。高溫加壓試驗表明,雜質(zhì)對鋯在高溫鹽酸中耐蝕性有較大影響如碘化法鋯、原子能級鋯、高純工業(yè)鋯和低純工業(yè)鋯四種材料在200℃、20%鹽酸中腐蝕速率依次為、mm/a、mm/a和mm/a。而且低純工業(yè)鋯發(fā)現(xiàn)有晶間腐蝕。由此可見,鋯中作為雜質(zhì)的碳、鐵、鎳、鉻、錳和硅對其耐腐蝕性十分有害,而少量鉿并無影響。同時,鋯對鹽酸中的雜質(zhì)也十分敏感。鐵和硫離子也會增加腐蝕和促進孔蝕。如在含50×10-6鐵離子的20%的沸騰鹽酸中,可使腐蝕速率增加一個數(shù)量級。若含50×10-6的銅離子也有類似結(jié)果,還可能出現(xiàn)鋯脆或應力腐蝕破壞。
氧化鉿在催化方面應用
在催化方面,HfO2 可作為 VOx 的附載物,而負載型 VO x 作為不完全氧化反應的催化劑,有著優(yōu)良的活性和選擇性。
氧化鉿在熱障涂層材料的應用
背景
1)高溫熱障涂層材料力學性能:硬度、強度、斷裂韌性、彈性模量;
2)高溫熱障涂層材料熱力學性能
①熱膨脹系數(shù)
涂層在使用過程中,若表層與下層之間熱膨脹系數(shù)不匹配,熱循環(huán)過程中,涂層內(nèi)會產(chǎn)生較大熱應力,而應力集中將會導致涂層的開裂和脫落。
②抗熱震性能
材料的熱震的產(chǎn)生來自于溫度急劇變化時材料內(nèi)部產(chǎn)生殘余應力,當應力超過本身強度時,導致裂紋生成并擴展貫穿整個結(jié)構(gòu),從而導致材料的失效。 因鉿與鈦性質(zhì)相似,鎂還原法被應用于還原四氯化鉿。
鉿元素也用于的intel45納米處理器。由于二氧化硅(SiO2)具有易制性(Manufacturability),且能減少厚度以持續(xù)改善晶體管效能,處理器廠商均采用二氧化硅做為制作柵極電介質(zhì)的材料。當英特爾導入65納米制造工藝時,雖已全力將二氧化硅柵極電介質(zhì)厚度降低至,相當于5層原子,但由于晶體管縮至原子大小的尺寸時,耗電和散熱難度亦會同時增加,產(chǎn)生電流浪費和不必要的熱能,因此若繼續(xù)采用時下材料,進一步減少厚度,柵極電介質(zhì)的漏電情況勢將會明顯攀升,令縮小晶體管技術(shù)遭遇極限。為解決此關鍵問題,英特爾正規(guī)劃改用較厚的高K材料(鉿元素為基礎的物質(zhì))作為柵極電介質(zhì),取代二氧化硅,此舉也成功使漏電量降低10倍以上。另與上一代65納米技術(shù)相較,英特爾的45納米制程令晶體管密度提升近2倍,得以增加處理器的晶體管總數(shù)或縮小處理器體積,此外,晶體管開關動作所需電力更低,耗電量減少近30%,內(nèi)部連接線(interconnects)采用銅線搭配低k電介質(zhì),順利提升效能并降低耗電量,開關動作速度約加快20%。鉿在其所有的陸生礦中都與鋯同存。漯河高純鉿
美國艘核動力潛艇的反應堆用鉿作為控制棒。漯河高純鉿
二氧化鉿:名稱 二氧化鉿;hafnium dioxide;分子式:HfO2 ;性質(zhì):白色粉末,有單斜、四方和立方三種晶體結(jié)構(gòu)。密度分別為10.3,10.1和10.43g/cm3。熔點2780~2920K。沸點5400K。熱膨脹系數(shù)5.8×10-6/℃。不溶于水、鹽酸和硝酸,可溶于濃硫酸和氟氫酸。由硫酸鉿、氯氧化鉿等化合物熱分解或水解制取。為生產(chǎn)金屬鉿和鉿合金的原料。用作耐火材料、抗放射性涂料和催化劑。 原子能級HfO是制造原子能級ZrO時同時得到的產(chǎn)品。從二次氯化起,提純﹑還原﹑真空蒸餾等過程同鋯的工藝流程幾乎完全一樣。漯河高純鉿