ذخایر جهانی محدود فلز هافنیوم، با طیف وسیعی از کاربردهای پایین دستی

هافنیوممی تواند آلیاژهایی با فلزات دیگر تشکیل دهد که نماینده ترین آنها آلیاژ تانتالیوم هافنیوم است، مانند پنتاکاربید تتراتانتالوم و هافنیوم (Ta4HfC5) که نقطه ذوب بالایی دارد. نقطه ذوب پنتاکاربید تتراتانتالوم و هافنیوم می تواند به 4215 درجه سانتیگراد برسد و آن را به ماده ای شناخته شده در حال حاضر با بالاترین نقطه ذوب تبدیل می کند.

هافنیومبا علامت شیمیایی Hf، عنصری فلزی است که در دسته فلزات واسطه قرار دارد. ظاهر عنصری آن خاکستری نقره ای و دارای درخشندگی فلزی است. دارای سختی Mohs 5.5، نقطه ذوب 2233 ℃ و پلاستیکی است. هافنیوم می تواند یک پوشش اکسیدی در هوا ایجاد کند و خواص آن در دمای اتاق پایدار است. هافنیوم پودری می تواند به طور خود به خود در هوا مشتعل شود و در دماهای بالا با اکسیژن و نیتروژن واکنش نشان دهد. هافنیوم با آب، اسیدهای رقیق مانند اسید کلریدریک، اسید سولفوریک و محلول های قلیایی قوی واکنش نمی دهد. این ماده در اسیدهای قوی مانند آکوا رژیا و اسید هیدروفلوئوریک محلول است و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد.

عنصرهافنیومدر سال 1923 کشف شد. هافنیوم دارای محتوای کمی در پوسته زمین، تنها 0.00045٪ است. به طور کلی با زیرکونیوم فلزی همراه است و سنگ معدن جداگانه ای ندارد. هافنیوم را می توان در بیشتر معادن زیرکونیوم مانند بریلیم زیرکون، زیرکون و سایر مواد معدنی یافت. دو نوع اول کانسنگ دارای مقدار زیادی هافنیوم اما ذخایر کم هستند و زیرکون منبع اصلی هافنیوم است. در مقیاس جهانی، کل ذخایر هافنیوم بیش از 1 میلیون تن است. کشورهای دارای ذخایر بزرگتر عمدتاً شامل آفریقای جنوبی، استرالیا، ایالات متحده، برزیل، هند و سایر مناطق هستند. معادن هافنیوم نیز در گوانگشی و سایر مناطق چین توزیع می شود.

در سال 1925 دو دانشمند از سوئد و هلند عنصر هافنیوم را کشف کردند و فلز هافنیوم را با استفاده از روش کریستالیزاسیون کسری نمک پیچیده فلورینه و روش احیای سدیم فلز تهیه کردند. هافنیوم دارای دو ساختار کریستالی است و در دماهای زیر 1300 ℃ (α) بسته بندی متراکم شش ضلعی از خود نشان می دهد - هنگامی که دما بالاتر از 1300 ℃ است، به صورت یک شکل مکعبی در مرکز بدن (معادله β-) نشان داده می شود. هافنیوم همچنین دارای شش ایزوتوپ پایدار به نام های هافنیوم 174، هافنیوم 176، هافنیوم 177، هافنیوم 178، هافنیوم 179 و هافنیوم 180 است. در مقیاس جهانی، ایالات متحده و فرانسه تولید کنندگان اصلی فلز هافنیوم هستند.

ترکیبات اصلی هافنیوم شاملدی اکسید هافنیمe (HfO2), تتراکلرید هافنیوم (HfCl4و هیدروکسید هافنیوم (H4HfO4). برای تولید فلز می توان از دی اکسید هافنیوم و تتراکلرید هافنیوم استفاده کردهافنیوم, دی اکسید هافنیومهمچنین می توان برای تهیه آلیاژهای هافنیوم و هیدروکسید هافنیم برای تهیه ترکیبات مختلف هافنیوم استفاده کرد. هافنیوم می تواند آلیاژهایی با فلزات دیگر تشکیل دهد که نماینده ترین آنها آلیاژ تانتالیوم هافنیوم است، مانند پنتاکاربید تتراتانتالوم و هافنیوم (Ta4HfC5) که نقطه ذوب بالایی دارد. نقطه ذوب پنتاکاربید تتراتانتالوم و هافنیوم می تواند به 4215 درجه سانتیگراد برسد و آن را به ماده ای شناخته شده در حال حاضر با بالاترین نقطه ذوب تبدیل می کند.

با توجه به "گزارش پیشنهادات استراتژی سرمایه گذاری و تحقیقات بازار 2022-2026 در مورد صنعت هافنیوم فلزی" منتشر شده توسط مرکز تحقیقات صنعت Xinsijie، فلز هافنیوم را می توان برای تولید رشته های لامپ رشته ای، کاتدهای تیوب اشعه ایکس و گیت گیت پردازنده استفاده کرد. ; آلیاژ هافنیوم تنگستن و آلیاژ هافنیوم مولیبدن را می توان برای ساخت الکترودهای لوله تخلیه با ولتاژ بالا استفاده کرد، در حالی که آلیاژ هافنیوم تانتالیوم را می توان برای تولید مواد مقاوم و فولاد ابزار استفاده کرد. کاربید کاربید (HfC) می تواند برای نازل های موشک و لایه های محافظ رو به جلو هواپیما استفاده شود، در حالی که هافنیوم بورید (HfB2) می تواند به عنوان یک آلیاژ با دمای بالا استفاده شود. علاوه بر این، فلز هافنیوم دارای سطح مقطع جذب نوترون بزرگ است و همچنین می تواند به عنوان ماده کنترلی و وسیله حفاظتی برای راکتورهای اتمی استفاده شود.

تحلیلگران صنعت از Xinsijie اظهار داشتند که هافنیوم به دلیل مزایای مقاومت در برابر اکسیداسیون، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا و سهولت پردازش، طیف گسترده ای از کاربردهای پایین دستی در فلزات، آلیاژها، ترکیبات و سایر زمینه ها مانند مواد الکترونیکی دارد. مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا، مواد آلیاژی سخت و مواد انرژی اتمی. با توسعه سریع صنایعی مانند مواد جدید، اطلاعات الکترونیکی و هوافضا، زمینه های کاربرد هافنیوم به طور مداوم در حال گسترش است و محصولات جدید دائما در حال ظهور هستند. چشم انداز توسعه آینده امیدوار کننده است.