Մետաղական հաֆնիումի սահմանափակ համաշխարհային պաշարներ՝ ներքևում կիրառման լայն շրջանակով

Հաֆնիումկարող է համաձուլվածքներ առաջացնել այլ մետաղների հետ, որոնցից ամենաներկայացուցիչը հաֆնիում տանտալի համաձուլվածքն է, օրինակ՝ պենտակարբիդ տետրատանտալը և հաֆնիումը (Ta4HfC5), որն ունի հալման բարձր ջերմաստիճան։ Պենտակարբիդ տետրատանտալի և հաֆնիումի հալման կետը կարող է հասնել 4215 ℃, ինչը այն դարձնում է ներկայումս հայտնի նյութը ամենաբարձր հալման կետով:

Հաֆնիում, քիմիական նշանով Hf, մետաղական տարր է, որը պատկանում է անցումային մետաղների կատեգորիային։ Նրա տարրական տեսքը արծաթագույն մոխրագույն է և ունի մետաղական փայլ։ Այն ունի Mohs կարծրություն 5,5, հալման ջերմաստիճանը 2233 ℃, և պլաստիկ է: Հաֆնիումը կարող է օդում ձևավորել օքսիդային ծածկույթ, և նրա հատկությունները կայուն են սենյակային ջերմաստիճանում: Փոշիացված հաֆնիումը կարող է ինքնաբուխ բռնկվել օդում և կարող է արձագանքել թթվածնի և ազոտի հետ բարձր ջերմաստիճանում: Հաֆնիումը չի փոխազդում ջրի, նոսր թթուների հետ, ինչպիսիք են աղաթթուն, ծծմբաթթուն և ուժեղ ալկալային լուծույթները: Այն լուծելի է ուժեղ թթուներում, ինչպիսիք են aqua regia-ն և hydrofluoric թթուն, և ունի հիանալի կոռոզիոն դիմադրություն:

Տարրըհաֆնիումհայտնաբերվել է 1923 թվականին։ Հաֆնիումի պարունակությունը Երկրի ընդերքում ցածր է՝ ընդամենը 0,00045%։ Այն հիմնականում կապված է մետաղական ցիրկոնիումի հետ և չունի առանձին հանքաքարեր: Հաֆնիումը կարելի է գտնել ցիրկոնիումի հանքավայրերի մեծ մասում, ինչպիսիք են բերիլիումի ցիրկոնը, ցիրկոնը և այլ հանքանյութեր: Հանքաքարերի առաջին երկու տեսակներն ունեն հաֆնիումի բարձր պարունակություն, բայց ցածր պաշարներ, իսկ ցիրկոնը հաֆնիումի հիմնական աղբյուրն է։ Համաշխարհային մասշտաբով հաֆնիումի պաշարների ընդհանուր պաշարները կազմում են ավելի քան 1 միլիոն տոննա։ Ավելի մեծ պաշարներ ունեցող երկրները հիմնականում ներառում են Հարավային Աֆրիկան, Ավստրալիան, Միացյալ Նահանգները, Բրազիլիան, Հնդկաստանը և այլ շրջաններ։ Հաֆնիումի հանքերը տարածված են նաև Գուանսիում և Չինաստանի այլ շրջաններում։

1925թ.-ին Շվեդիայից և Նիդեռլանդներից երկու գիտնականներ հայտնաբերեցին հաֆնիում տարրը և պատրաստեցին մետաղական հաֆնիում, օգտագործելով ֆտորացված բարդ աղի ֆրակցիոն բյուրեղացման մեթոդը և մետաղի նատրիումի նվազեցման մեթոդը: Հաֆնիումը ունի երկու բյուրեղային կառուցվածք և ցուցադրում է վեցանկյուն խիտ փաթեթավորում 1300 ℃ (α) ցածր ջերմաստիճանում: Երբ ջերմաստիճանը 1300 ℃-ից բարձր է, այն ներկայացնում է որպես մարմնի կենտրոնացված խորանարդ ձև (β- հավասարում): Հաֆնիումն ունի նաև վեց կայուն իզոտոպներ՝ հաֆնիում 174, հաֆնիում 176, հաֆնիում 177, հաֆնիում 178, հաֆնիում 179 և հաֆնիում 180։ Համաշխարհային մասշտաբով Միացյալ Նահանգները և Ֆրանսիան մետաղական հաֆնիումի հիմնական արտադրողներն են։

Հաֆնիումի հիմնական միացությունները ներառում ենհաֆնիումի երկօքսիդե (HfO2), հաֆնիումի տետրաքլորիդ (HfCl4), և հաֆնիումի հիդրօքսիդ (H4HfO4): Հաֆնիումի երկօքսիդը և հաֆնիումի տետրաքլորիդը կարող են օգտագործվել մետաղի արտադրության համարհաֆնիում, հաֆնիումի երկօքսիդկարող է օգտագործվել նաև հաֆնիումի համաձուլվածքներ պատրաստելու համար, իսկ հաֆնիումի հիդրօքսիդը կարող է օգտագործվել տարբեր հաֆնիումային միացությունների պատրաստման համար։ Հաֆնիումը կարող է համաձուլվածքներ առաջացնել այլ մետաղների հետ, որոնցից ամենաներկայացուցիչը հաֆնիումի տանտալի համաձուլվածքն է, օրինակ՝ պենտակարբիդ տետրատանտալը և հաֆնիումը (Ta4HfC5), որն ունի հալման բարձր ջերմաստիճան։ Պենտակարբիդ տետրատանտալի և հաֆնիումի հալման կետը կարող է հասնել 4215 ℃, ինչը այն դարձնում է ներկայումս հայտնի նյութը ամենաբարձր հալման կետով:

Համաձայն Xinsijie Industry Research Center-ի կողմից հրապարակված «2022-2026 Deep Market Research and Investment Strategy Suggestions Report on Metal Hafnium Industry»-ի՝ մետաղական հաֆնիումը կարող է օգտագործվել շիկացած լամպերի թելերի, ռենտգենյան խողովակի կաթոդների և պրոցեսորային դարպասի էլեկտրիկի արտադրության համար։ ; Հաֆնիում վոլֆրամի համաձուլվածքը և հաֆնիում մոլիբդենի համաձուլվածքը կարող են օգտագործվել բարձր լարման արտանետման խողովակի էլեկտրոդների արտադրության համար, մինչդեռ հաֆնիում տանտալի համաձուլվածքը կարող է օգտագործվել դիմադրողական նյութերի և գործիքների պողպատների արտադրության համար. Կարբիդ կարբիդ (HfC) կարող է օգտագործվել հրթիռների վարդակների և օդանավերի առջևի պաշտպանիչ շերտերի համար, մինչդեռ հաֆնիումի բորիդը (HfB2) կարող է օգտագործվել որպես բարձր ջերմաստիճանի համաձուլվածք. Բացի այդ, մետաղական հաֆնիումն ունի նեյտրոնների կլանման մեծ խաչմերուկ և կարող է օգտագործվել նաև որպես ատոմային ռեակտորների հսկիչ նյութ և պաշտպանիչ սարք:

Xinsijie-ի արդյունաբերության վերլուծաբանները նշել են, որ շնորհիվ իր առավելությունների՝ օքսիդացման դիմադրության, կոռոզիոն դիմադրության, բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության և մշակման հեշտության, հաֆնիումը ունի լայն կիրառություն մետաղների, համաձուլվածքների, միացությունների և այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են էլեկտրոնային նյութերը, բարձր ջերմաստիճանի դիմացկուն նյութեր, կոշտ խառնուրդ նյութեր և ատոմային էներգիայի նյութեր: Արդյունաբերության արագ զարգացումով, ինչպիսիք են նոր նյութերը, էլեկտրոնային տեղեկատվությունը և օդատիեզերական արդյունաբերությունը, հաֆնիումի կիրառման ոլորտները մշտապես ընդլայնվում են, և անընդհատ նոր ապրանքներ են հայտնվում: Ապագա զարգացման հեռանկարները խոստումնալից են։