De diversiteitstoepassingen van hafniummetaal

Het grootste deel van het geproduceerde hafnium wordt gebruikt bij de vervaardiging van regelstaven voor kernreactoren.[28]

Til uw projecten naar een hoger niveau met onze premium hafniumdraad: precisiegroottes van 0,8 mm tot 6 mm voor superieure prestaties.

Normen:

Hafnium heeft vanwege een aantal factoren beperkte technische toepassingen. Ten eerste lijkt het erg op zirkonium, een element dat overvloediger voorkomt en in de meeste gevallen kan worden gebruikt. Ten tweede was zuiver hafnium pas eind jaren vijftig algemeen verkrijgbaar, toen het een bijproduct werd van de behoefte van de nucleaire industrie aan hafniumvrij zirkonium.

Toepassingen:

Kernreactoren

De kernen van verschillende hafniumisotopen kunnen elk meerdere neutronen absorberen. Dit maakt hafnium een ​​goed materiaal voor de regelstaven van kernreactoren. De doorsnede van de neutronenvangst (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barn) is ongeveer 600 keer die van zirkonium (andere elementen die goede neutronenabsorbeerders zijn voor regelstaven zijn cadmium en boor). Uitstekende mechanische eigenschappen en uitzonderlijke corrosieweerstandseigenschappen maken het gebruik ervan in de barre omgeving van drukwaterreactoren mogelijk. De Duitse onderzoeksreactor FRM II gebruikt hafnium als neutronenabsorbeerder. Het is ook gebruikelijk in militaire reactoren, vooral in Amerikaanse onderzeeërreactoren, om de reactorsnelheden te vertragen die te hoog zijn. Het wordt zelden aangetroffen in civiele reactoren, waarbij de eerste kern van de Shippingport Atomic Power Station (een ombouw van een marinereactor) een opmerkelijke uitzondering vormt.

Legeringen

Het hafniumhoudende raketmondstuk van de Apollo Lunar Module in de rechter benedenhoek

Hafnium wordt gebruikt in legeringen met ijzer, titanium, niobium, tantaal en andere metalen. Een legering die wordt gebruikt voor straalpijpen voor vloeibare raketten, bijvoorbeeld de hoofdmotor van de Apollo Lunar Modules, is C103, die bestaat uit 89% niobium, 10% hafnium en 1% titanium.

Kleine toevoegingen van hafnium verhogen de hechting van beschermende oxideschilfers op legeringen op nikkelbasis. Het verbetert daardoor de corrosieweerstand, vooral onder cyclische temperatuuromstandigheden die de neiging hebben oxidehuid te breken, door thermische spanningen tussen het bulkmateriaal en de oxidelaag te veroorzaken.

Microprocessoren

Op hafnium gebaseerde verbindingen worden gebruikt in poorten van transistors als isolatoren in de 45 nm (en lager) generatie geïntegreerde schakelingen van Intel, IBM en anderen. Op hafniumoxide gebaseerde verbindingen zijn praktische diëlektrica met een hoge k-waarde, waardoor de poortlekstroom kan worden verminderd, wat de prestaties op dergelijke schalen verbetert.

Isotopengeochemie

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) en is vaak de focus van hafniumstudies in de geologie.[77] Hafnium kan gemakkelijk in het zirkoonkristalrooster worden vervangen en is daarom zeer goed bestand tegen de mobiliteit en verontreiniging van hafnium. Zirkoon heeft ook een extreem lage Lu/Hf-verhouding, waardoor elke correctie voor aanvankelijk lutetium minimaal is. Hoewel het Lu/Hf-systeem kan worden gebruikt om een ​​‘modelleeftijd’ te berekenen, dat wil zeggen het tijdstip waarop deze werd afgeleid uit een bepaald isotopenreservoir zoals de uitgeputte mantel, hebben deze ‘leeftijden’ niet dezelfde geologische betekenis als andere leeftijden. geochronologische technieken, aangezien de resultaten vaak isotopenmengsels opleveren en dus een gemiddelde leeftijd opleveren van het materiaal waarvan het is afgeleid.

Granaat is een ander mineraal dat aanzienlijke hoeveelheden hafnium bevat om als geochronometer te fungeren. De hoge en variabele Lu/Hf-verhoudingen die in granaat worden aangetroffen, maken het nuttig voor het dateren van metamorfe gebeurtenissen.

Andere toepassingen

Vanwege zijn hittebestendigheid en zijn affiniteit voor zuurstof en stikstof is hafnium een ​​goede opvanger voor zuurstof en stikstof in gasgevulde lampen en gloeilampen. Hafnium wordt ook gebruikt als elektrode bij plasmasnijden vanwege zijn vermogen om elektronen in de lucht af te werpen.

De hoge energie-inhoud van 178 m2Hf was de zorg van een door DARPA gefinancierd programma in de VS. Dit programma kwam uiteindelijk tot de conclusie dat het gebruik van het bovengenoemde 178 m2Hf nucleaire isomeer van hafnium voor de constructie van wapens met hoge opbrengst met röntgentriggermechanismen - een toepassing van geïnduceerde gamma-emissie - vanwege de kosten niet haalbaar was. Zie hafnium-controverse.

Hafniummetalloceenverbindingen kunnen worden bereid uit hafniumtetrachloride en verschillende ligandsoorten van het cyclopentadieentype. Misschien wel het eenvoudigste hafniummetalloceen is hafnoceendichloride. Hafnium-metallocenen maken deel uit van een grote verzameling metaalloceenkatalysatoren uit Groep 4 van overgangsmetalen [80] die wereldwijd worden gebruikt bij de productie van polyolefineharsen zoals polyethyleen en polypropyleen.

Voor de gecontroleerde isoselectieve polymerisatie van propeen kan een pyridyl-amido-hafniumkatalysator worden gebruikt, die vervolgens kan worden gecombineerd met polyethyleen om een ​​veel sterker gerecycled plastic te maken.

Hafniumdiselenide wordt bestudeerd in de spintronica dankzij de ladingsdichtheidsgolf en de supergeleiding.