Разнообразието от приложения на хафний метал

Повечето от произведения хафний се използва в производството на контролни пръти за ядрени реактори.[28]

Издигнете проектите си с нашата първокласна хафниева тел: прецизни размери от 0.8 mm до 6 mm за превъзходна производителност.

Стандарти:

Хафният има ограничени технически приложения поради няколко фактора. Първо, той е много подобен на циркония, по-изобилен елемент, който може да се използва в повечето случаи. Второ, чистият хафний не беше широко достъпен до края на 50-те години на миналия век, когато се превърна в страничен продукт от нуждата на ядрената индустрия от цирконий без хафний.

Приложения:

Ядрени реактори

Ядрата на няколко хафниеви изотопа могат да абсорбират множество неутрони. Това прави хафния добър материал за контролните пръти на ядрените реактори. Неговото напречно сечение на улавяне на неутрони (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns) [59] е около 600 пъти по-голямо от това на циркония (други елементи, които са добри абсорбери на неутрони за контролните пръти, са кадмий и бор). Отличните механични свойства и изключителната устойчивост на корозия позволяват използването му в суровата среда на реактори с вода под налягане.[28] Германският изследователски реактор FRM II използва хафний като абсорбатор на неутрони [60]. Също така е обичайно във военните реактори, особено във военноморските подводни реактори на САЩ, да се забавят скоростите на реактора, които са твърде високи. [61] [62] Рядко се среща в граждански реактори, първото ядро ​​на атомната електроцентрала Шипингпорт (преобразуване на военноморски реактор) е забележително изключение. [63]

Сплави

Съдържащата хафний ракетна дюза на лунния модул Apollo в долния десен ъгъл

Хафният се използва в сплави с желязо, титан, ниобий, тантал и други метали. [64] Сплав, използвана за дюзи на тласкащи двигатели на течни ракети, например основния двигател на лунните модули на Аполо, е C103, който се състои от 89% ниобий, 10% хафний и 1% титан.

Малки добавки на хафний увеличават адхезията на защитните оксидни люспи върху сплавите на основата на никел. По този начин подобрява устойчивостта на корозия, особено при циклични температурни условия, които са склонни да разрушават оксидните люспи, чрез индуциране на термични напрежения между насипния материал и оксидния слой.[65][66][67]

Микропроцесори

Съединенията на базата на хафний се използват в затвори на транзистори като изолатори в 45 nm (и по-малко) поколение на интегрални схеми от Intel, IBM и други.[68][69] Съединенията на базата на хафниев оксид са практични диелектрици с висок k, позволяващи намаляване на тока на утечка на затвора, което подобрява производителността при такива мащаби. [70] [71] [72]

Изотопна геохимия

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10, 000 ppm) и често е в центъра на изследванията на хафния в геологията.[77] Хафният лесно се замества в кристалната решетка на циркона и следователно е много устойчив на мобилност и замърсяване с хафний. Цирконът също има изключително ниско съотношение Lu/Hf, което прави всяка корекция за първоначалния лутеций минимална. Въпреки че системата Lu/Hf може да се използва за изчисляване на „моделна възраст“, ​​т.е. времето, в което тя е получена от даден изотопен резервоар като изчерпаната мантия, тези „възрасти“ нямат същото геоложко значение, както други геохронологични техники, тъй като резултатите често дават изотопни смеси и по този начин осигуряват средна възраст на материала, от който е получен.

Гранатът е друг минерал, който съдържа значителни количества хафний, който действа като геохронометър. Високите и променливи съотношения Lu/Hf, намерени в граната, го правят полезен за датиране на метаморфни събития.

Други употреби

Поради своята топлоустойчивост и афинитета си към кислорода и азота, хафният е добър поглъщач на кислород и азот в пълни с газ и лампи с нажежаема жичка. Хафният също се използва като електрод при плазмено рязане поради способността му да отделя електрони във въздуха.[79]

Високото енергийно съдържание от 178 m2Hf беше проблем на финансирана от DARPA програма в САЩ. Тази програма в крайна сметка стигна до заключението, че използването на гореспоменатия 178m2Hf ядрен изомер на хафний за конструиране на оръжия с висока производителност с механизми за задействане на рентгенови лъчи - прилагане на индуцирана гама емисия - е неосъществимо поради разходите си. Вижте спора за хафний.

Хафниеви металоценови съединения могат да бъдат получени от хафниев тетрахлорид и различни лигандни видове от циклопентадиенов тип. Може би най-простият хафниев металоцен е хафноцен дихлорид. Хафниевите металоцени са част от голяма колекция от група 4 металоценови катализатори на преходен метал [80], които се използват в световен мащаб в производството на полиолефинови смоли като полиетилен и полипропилен.

Пиридил-амидо хафниев катализатор може да се използва за контролирана изоселективна полимеризация на пропилен, който след това може да се комбинира с полиетилен, за да се получи много по-здрава рециклирана пластмаса.

Хафниевият диселенид се изучава в спинтрониката благодарение на неговата вълна на плътност на заряда и свръхпроводимост.