การประยุกต์ใช้ความหลากหลายของโลหะแฮฟเนียม
ฮาฟเนียมที่ผลิตได้ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตแท่งควบคุมสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์[28]
|
ระดับ |
คำอธิบาย |
การใช้งานหลัก |
|
เกรด R1 |
Hf+Zr>99.98%, ซอาร์<3% |
ใช้สำหรับการใช้งานด้านนิวเคลียร์เป็นหลัก ความบริสุทธิ์สูงและคุณสมบัติเฉพาะทำให้เหมาะสำหรับแท่งควบคุมและเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ |
|
เกรด R3 |
Hf+Zr>99.5%, ซอาร์<3% |
ใช้เป็นสารเติมแต่งในซูเปอร์อัลลอย และใช้ในการตัดพลาสม่า |
ยกระดับโครงการของคุณด้วยลวดแฮฟเนียมระดับพรีเมียม: ขนาดที่แม่นยำตั้งแต่ 0.8 มม. ถึง 6 มม. เพื่อประสิทธิภาพที่เหนือกว่า
|
รูปร่าง |
ลวดแฮฟเนียม |
|
ความบริสุทธิ์ |
Hf+Zr > 99.98%, Zr < 3% หรือกำหนดเอง |
|
ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง |
{{0}}.031" ถึง 0.236 " (0.8 มม. ถึง 6.0 มม.) |
|
รูปร่าง |
ตรง เป็นม้วน หรือเป็นม้วน |
|
เกรด |
R1, R3 |
มาตรฐาน:
|
ชื่อสินค้า |
ลวดแฮฟเนียม |
|
ระดับ |
GR1, GR3 |
|
มาตรฐาน |
มาตรฐาน ASTM B737 |
|
ขนาด |
{{0}}.020" ถึง 0.236" ({{0}}.5 มม. ถึง 6.0 มม.) รายละเอียดเพิ่มเติมในคำอธิบาย ↓↓↓ |
|
ความบริสุทธิ์ |
Hf+Zr>99.95% 25% 2cZr<3% |
|
สี |
สีเทาเงิน |
|
ความหนาแน่น |
13.31g/m³ |
แฮฟเนียมมีข้อจำกัดในการใช้งานทางเทคนิคเนื่องมาจากปัจจัยบางประการ ประการแรก มันคล้ายกับเซอร์โคเนียมมาก ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่มากมายซึ่งสามารถใช้ได้ในกรณีส่วนใหญ่ ประการที่สอง ฮาฟเนียมบริสุทธิ์ไม่มีจำหน่ายอย่างแพร่หลายจนกระทั่งช่วงปลายทศวรรษ 1950 เมื่อกลายเป็นผลพลอยได้จากความต้องการของเซอร์โคเนียมที่ปราศจากแฮฟเนียมของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์
การใช้งาน:
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
นิวเคลียสของแฮฟเนียมไอโซโทปหลายชนิดสามารถดูดซับนิวตรอนได้หลายตัว ทำให้ฮาฟเนียมเป็นวัสดุที่ดีสำหรับแท่งควบคุมของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หน้าตัดของการดักจับนิวตรอน (แคปเจอร์เรโซแนนซ์อินทิกรัลไอโอ 2,000 โรงนา)[59] มีค่าประมาณ 600 เท่าของเซอร์โคเนียม (องค์ประกอบอื่นๆ ที่เป็นตัวดูดซับนิวตรอนที่ดีสำหรับแท่งควบคุมคือ แคดเมียมและโบรอน) คุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมและคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมทำให้สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงของเครื่องปฏิกรณ์น้ำที่มีแรงดัน[28] เครื่องปฏิกรณ์วิจัยของเยอรมนี FRM II ใช้แฮฟเนียมเป็นตัวดูดซับนิวตรอน นอกจากนี้ ยังเป็นเรื่องปกติในเครื่องปฏิกรณ์ทางทหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องปฏิกรณ์ใต้น้ำของกองทัพเรือสหรัฐฯ ที่จะชะลออัตราเครื่องปฏิกรณ์ที่สูงเกินไป ไม่ค่อยพบในเครื่องปฏิกรณ์พลเรือน แกนแรกของสถานีไฟฟ้าปรมาณูชิปปิ้งพอร์ต (การแปลงเครื่องปฏิกรณ์ทางเรือ) เป็นข้อยกเว้นที่น่าสังเกต
โลหะผสม
หัวฉีดจรวดที่ประกอบด้วยแฮฟเนียมของ Apollo Lunar Module ที่มุมขวาล่าง
แฮฟเนียมใช้ในโลหะผสมกับเหล็ก ไทเทเนียม ไนโอเบียม แทนทาลัม และโลหะอื่นๆ โลหะผสมที่ใช้สำหรับหัวฉีดจรวดเหลว เช่น เครื่องยนต์หลักของโมดูล Apollo Lunar คือ C103 ซึ่งประกอบด้วยไนโอเบียม 89% ฮาฟเนียม 10% และไทเทเนียม 1%
การเติมฮาฟเนียมเล็กน้อยจะเพิ่มการเกาะตัวของเกล็ดออกไซด์ป้องกันบนโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะอุณหภูมิแบบวงจรที่มีแนวโน้มที่จะทำให้เกล็ดออกไซด์แตก โดยการกระตุ้นให้เกิดความเครียดจากความร้อนระหว่างวัสดุเทกองกับชั้นออกไซด์
ไมโครโปรเซสเซอร์
สารประกอบที่มีฮาฟเนียมเป็นส่วนประกอบหลักถูกนำมาใช้ในเกตของทรานซิสเตอร์เพื่อเป็นฉนวนในวงจรรวมรุ่น 45 นาโนเมตร (และต่ำกว่า) จาก Intel, IBM และอื่นๆ[68] [69] สารประกอบที่ใช้แฮฟเนียมออกไซด์เป็นไดอิเล็กทริกที่มีค่า k สูง ซึ่งช่วยลดกระแสรั่วไหลของเกตซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในระดับดังกล่าว[70][71][72]
ธรณีเคมีไอโซโทป
In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) และมักเป็นจุดสนใจของการศึกษาแฮฟเนียมในธรณีวิทยา[77] แฮฟเนียมจะถูกแทนที่ทันทีในโครงตาข่ายคริสตัลเพทาย ดังนั้นจึงทนทานต่อการเคลื่อนที่ของแฮฟเนียมและการปนเปื้อนได้ดีมาก เพทายยังมีอัตราส่วน Lu/Hf ที่ต่ำมาก ทำให้การแก้ไขลูทีเซียมเริ่มต้นมีน้อยที่สุด แม้ว่าระบบ Lu/Hf สามารถใช้ในการคำนวณ "อายุแบบจำลอง" ได้ กล่าวคือ เวลาที่ได้มาจากแหล่งกักเก็บไอโซโทปที่กำหนด เช่น เนื้อโลกที่หมดลง "อายุ" เหล่านี้ไม่ได้มีความสำคัญทางธรณีวิทยาเช่นเดียวกับอายุอื่นๆ เทคนิคทางธรณีวิทยาเนื่องจากผลลัพธ์มักจะให้ส่วนผสมของไอโซโทป และด้วยเหตุนี้จึงให้อายุเฉลี่ยของวัสดุที่ได้มา
โกเมนเป็นแร่ธาตุอีกชนิดหนึ่งที่มีแฮฟเนียมในปริมาณที่ประเมินได้เพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องวัดค่าจีโอโครโนมิเตอร์ อัตราส่วน Lu/Hf ที่สูงและแปรผันที่พบในโกเมนทำให้มีประโยชน์สำหรับการนัดหมายเหตุการณ์การแปรสภาพ
การใช้งานอื่นๆ
เนื่องจากทนความร้อนและมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนและไนโตรเจน แฮฟเนียมจึงเป็นตัวดูดซับออกซิเจนและไนโตรเจนในหลอดไส้และหลอดไส้ที่ใช้แก๊ส แฮฟเนียมยังใช้เป็นอิเล็กโทรดในการตัดพลาสมา เนื่องจากมีความสามารถในการปล่อยอิเล็กตรอนไปในอากาศ
ปริมาณพลังงานสูงที่ 178m2Hf เป็นข้อกังวลของโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก DARPA ในสหรัฐอเมริกา ในที่สุด โปรแกรมนี้ก็ได้ข้อสรุปว่าการใช้ไอโซเมอร์นิวเคลียร์ของแฮฟเนียมขนาด 178m2Hf ที่กล่าวมาข้างต้นเพื่อสร้างอาวุธที่ให้ผลตอบแทนสูงด้วยกลไกกระตุ้นรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้การปล่อยแกมมาเหนี่ยวนำนั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากค่าใช้จ่าย ดูข้อโต้แย้งแฮฟเนียม
สารประกอบแฮฟเนียม metallocene สามารถเตรียมได้จากแฮฟเนียมเตตระคลอไรด์และลิแกนด์ชนิดไซโคลเพนทาไดอีนหลายชนิด บางทีแฮฟเนียมเมทัลโลซีนที่ง่ายที่สุดคือฮาฟโนซีนไดคลอไรด์ แฮฟเนียม metallocenes เป็นส่วนหนึ่งของคอลเลกชันขนาดใหญ่ของตัวเร่งปฏิกิริยา metallocene โลหะทรานซิชันกลุ่ม 4 [80] ที่ใช้ทั่วโลกในการผลิตเรซินโพลีโอเลฟิน เช่น โพลีเอทิลีนและโพรพิลีน
ตัวเร่งปฏิกิริยาไพริดิล-อะมิโดแฮฟเนียมสามารถใช้กับกระบวนการโพลิเมอไรเซชันแบบคัดเลือกไอโซแบบควบคุมของโพรพิลีน ซึ่งสามารถนำมารวมกับโพลีเอทิลีนเพื่อสร้างพลาสติกรีไซเคิลที่มีความแข็งมากขึ้น
Hafnium diselenide ได้รับการศึกษาใน Spintronics เนื่องจากคลื่นความหนาแน่นประจุและความเป็นตัวนำยิ่งยวด
