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性能

 

钽和铌都属于元素周期表中第 V 族。钽的原子序数73,原子量181,元素符号为Ta。铌的原子序数41,原子量93,元素符号为Nb。它们的物理、化学性质非常接近,而且在矿物中几乎总是相互伴生。所以对于这两种元素有关冶金方面的问题通常总是一并讨论的。

钽和铌均为钢灰色金属,纯钽略带蓝色。纯钽和纯铌的塑性都非常好,在冷状态下无需中间退火即可轧成很薄(0.01mm)的板材。钽和铌的物理性能见表1。

 

表1 钽和铌的物理性能

 

钽和铌的化学性能如下:

① 钽和铌在常温下的空气中都是稳定的。加热到200~300℃才能看到开始氧化的迹象。高于500℃,金属钽和铌都加速氧化并生成氧化物Ta2O5和Nb2O5。

② 钽和铌还有一个很重要的特性,即它们具有吸收氢、氧、氮等气体的能力,这些微量杂质对金属钽和铌的力学性能和电性能都有显著影响。低温时,它们对氢的吸收比较缓慢,当温度约达到500℃(对于钽)和360℃(对于铌)时,它们的吸氢速度最大。这时不仅发生吸附作用,同时生成化合物,即氢化物(NbH,TaH)。这两种金属吸收氢气后,性质变脆,不过在真空中加热至600℃以上后,金属中的氢全部都重新释放出来,原有的力学性能可以全部恢复。钽和铌在600℃就已吸收氮气,在更高的温度下生成TaN和NbN。它们的熔点分别是2300℃和3080℃。

③ 钽和铌与硼、硅都能生成难熔的固体硼化物和硅化物:NbB2(熔点2900℃),TbB2(熔点3000℃),TaSi2(熔点2400℃)。

④ 碳和含碳气体(CH4,CO)在高温下(1200~1400℃)与钽和铌相互作用生成固体难熔碳化物:Tac(熔点3880℃)和 NbC(熔点3500℃)。

 

⑤ 任意浓度的盐酸、硫酸和硝酸、磷酸及一些有机酸在常温或100~150℃ 以下都不能侵蚀钽和铌,在热的盐酸和热硫酸中,钽的抗蚀能力优于铌。钽和铌在氢氟酸中均能溶解。

⑥ 钽和铌在碱溶液中稳定性较差,热碱溶液能明显地腐蚀钽和铌。它们在熔融碱或苏打中迅速氧化,生成铌酸和钽酸的钠盐。

钽和铌通常制成粉末用于热喷涂。钽粉化学成分及物理性能分别如表2和表3所示。

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表2 钽粉化学成分

 

表3 涂层物理性能

 

应用

 

高纯钽粉熔点高,达3000℃,但在300℃以上钽在空气中发生氧化。只能采用低压等离子喷涂制备非氧化气氛下的耐高温涂层、粘结底层。超音速等离子喷涂具有焰流温度高、粒子速度高和惰性气氛保护的特点,因而可用于喷涂钽。在喷涂时焰流长,且非常明亮。

秒速飞艇网址 钽涂层与钢基体能形成自粘结结合。石墨基体喷钨之前预喷涂钽作粘结底层,以防止石墨和钨在高温下生成碳化钨。

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