ლითონის ჰაფნიუმის შეზღუდული გლობალური მარაგი, ქვედა დინების გამოყენების ფართო სპექტრით

ჰაფნიუმიშეუძლია შექმნას შენადნობები სხვა ლითონებთან, რომელთაგან ყველაზე წარმომადგენლობითია ჰაფნიუმის ტანტალის შენადნობი, როგორიცაა პენტაკარბიდი ტეტრატანტალი და ჰაფნიუმი (Ta4HfC5), რომელსაც აქვს მაღალი დნობის წერტილი. პენტაკარბიდის ტეტრატანტალისა და ჰაფნიუმის დნობის წერტილი შეიძლება მიაღწიოს 4215 ℃, რაც მას ამჟამად ცნობილ ნივთიერებად აქცევს უმაღლესი დნობის წერტილით.

ჰაფნიუმი, ქიმიური სიმბოლოთი Hf, არის მეტალის ელემენტი, რომელიც მიეკუთვნება გარდამავალი ლითონის კატეგორიას. მისი ელემენტარული გარეგნობა ვერცხლისფერი ნაცრისფერია და აქვს მეტალის ბზინვარება. მას აქვს მოჰს სიმტკიცე 5.5, დნობის წერტილი 2233 ℃ და არის პლასტიკური. ჰაფნიუმს შეუძლია შექმნას ოქსიდის საფარი ჰაერში და მისი თვისებები სტაბილურია ოთახის ტემპერატურაზე. ფხვნილ ჰაფნიუმს შეუძლია სპონტანურად აანთოს ჰაერში და შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ჟანგბადთან და აზოტთან მაღალ ტემპერატურაზე. ჰაფნიუმი არ რეაგირებს წყალთან, განზავებულ მჟავებთან, როგორიცაა მარილმჟავა, გოგირდის მჟავა და ძლიერი ტუტე ხსნარები. ის ხსნადია ძლიერ მჟავებში, როგორიცაა aqua regia და hydrofluoric მჟავა და აქვს შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობა.

ელემენტიჰაფნიუმიაღმოაჩინეს 1923 წელს. ჰაფნიუმის შემცველობა დაბალია დედამიწის ქერქში, მხოლოდ 0,00045%. იგი ზოგადად ასოცირდება მეტალის ცირკონიუმთან და არ აქვს ცალკეული მადნები. ჰაფნიუმი გვხვდება ცირკონიუმის მაღაროებში, როგორიცაა ბერილიუმის ცირკონი, ცირკონი და სხვა მინერალები. საბადოების პირველ ორ ტიპს აქვს ჰაფნიუმის მაღალი შემცველობა, მაგრამ დაბალი მარაგი, ხოლო ცირკონი არის ჰაფნიუმის მთავარი წყარო. გლობალური მასშტაბით, ჰაფნიუმის რესურსების მთლიანი მარაგი 1 მილიონ ტონაზე მეტია. უფრო დიდი რეზერვების მქონე ქვეყნები ძირითადად მოიცავს სამხრეთ აფრიკას, ავსტრალიას, შეერთებულ შტატებს, ბრაზილიას, ინდოეთს და სხვა რეგიონებს. ჰაფნიუმის მაღაროები ასევე გავრცელებულია გუანქსისა და ჩინეთის სხვა რეგიონებში.

1925 წელს ორმა მეცნიერმა შვედეთიდან და ნიდერლანდებიდან აღმოაჩინეს ელემენტი ჰაფნიუმი და მოამზადეს ლითონის ჰაფნიუმი ფტორირებული რთული მარილის ფრაქციული კრისტალიზაციის მეთოდით და ლითონის ნატრიუმის შემცირების მეთოდით. ჰაფნიუმს აქვს ორი კრისტალური სტრუქტურა და ავლენს ექვსკუთხა მკვრივ შეფუთვას 1300 ℃ (α) დაბალ ტემპერატურაზე - როდესაც ტემპერატურა 1300 ℃-ზე მეტია, ის წარმოდგენილია როგორც სხეულზე ორიენტირებული კუბური ფორმა (β- განტოლება). ჰაფნიუმს ასევე აქვს ექვსი სტაბილური იზოტოპი, კერძოდ: ჰაფნიუმი 174, ჰაფნიუმი 176, ჰაფნიუმი 177, ჰაფნიუმი 178, ჰაფნიუმი 179 და ჰაფნიუმი 180. გლობალური მასშტაბით, შეერთებული შტატები და საფრანგეთი ლითონის ჰაფნიუმის მთავარი მწარმოებლები არიან.

ჰაფნიუმის ძირითადი ნაერთები მოიცავსჰაფნიუმის დიოქსიდიე (HfO2), ჰაფნიუმის ტეტრაქლორიდი (HfCl4და ჰაფნიუმის ჰიდროქსიდი (H4HfO4). ჰაფნიუმის დიოქსიდი და ჰაფნიუმის ტეტრაქლორიდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითონის წარმოებისთვისჰაფნიუმი, ჰაფნიუმის დიოქსიდიასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაფნიუმის შენადნობების მოსამზადებლად, ხოლო ჰაფნიუმის ჰიდროქსიდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაფნიუმის სხვადასხვა ნაერთების მოსამზადებლად. ჰაფნიუმს შეუძლია შექმნას შენადნობები სხვა ლითონებთან, რომელთაგან ყველაზე წარმომადგენლობითია ჰაფნიუმის ტანტალის შენადნობი, როგორიცაა პენტაკარბიდი ტეტრატანტალი და ჰაფნიუმი (Ta4HfC5), რომელსაც აქვს მაღალი დნობის წერტილი. პენტაკარბიდის ტეტრატანტალისა და ჰაფნიუმის დნობის წერტილი შეიძლება მიაღწიოს 4215 ℃, რაც მას ამჟამად ცნობილ ნივთიერებად აქცევს უმაღლესი დნობის წერტილით.

Xinsijie ინდუსტრიის კვლევითი ცენტრის მიერ გამოქვეყნებული "2022-2026 ღრმა ბაზრის კვლევისა და საინვესტიციო სტრატეგიის წინადადებების ანგარიში ლითონის ჰაფნიუმის ინდუსტრიაზე", ლითონის ჰაფნიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინკანდესენტური ნათურის ძაფების, რენტგენის მილების კათოდებისა და პროცესორის კარიბჭის საწარმოში. ; ჰაფნიუმის ვოლფრამის შენადნობი და ჰაფნიუმის მოლიბდენის შენადნობი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი ძაბვის გამონადენი მილის ელექტროდების დასამზადებლად, ხოლო ჰაფნიუმის ტანტალის შენადნობი შეიძლება გამოყენებულ იქნას წინააღმდეგობის მასალებისა და ხელსაწყოების ფოლადების დასამზადებლად; კარბიდი კარბიდი (HfC) შეიძლება გამოყენებულ იქნას სარაკეტო საქშენებისა და თვითმფრინავების წინა დამცავი ფენებისთვის, ხოლო ჰაფნიუმის ბორიდი (HfB2) შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მაღალი ტემპერატურის შენადნობი; გარდა ამისა, ლითონის ჰაფნიუმს აქვს დიდი ნეიტრონის შთანთქმის განივი და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკონტროლო მასალა და დამცავი მოწყობილობა ატომური რეაქტორებისთვის.

ინდუსტრიის ანალიტიკოსებმა Xinsijie-დან განაცხადეს, რომ ჟანგვის წინააღმდეგობის, კოროზიის წინააღმდეგობის, მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობისა და დამუშავების სიმარტივის უპირატესობების გამო, ჰაფნიუმს აქვს გამოყენების ფართო სპექტრი ლითონებში, შენადნობებში, ნაერთებში და სხვა სფეროებში, როგორიცაა ელექტრონული მასალები. მაღალი ტემპერატურის რეზისტენტული მასალები, მყარი შენადნობის მასალები და ატომური ენერგიის მასალები. ისეთი ინდუსტრიების სწრაფი განვითარებით, როგორიცაა ახალი მასალები, ელექტრონული ინფორმაცია და აერონავტიკა, ჰაფნიუმის გამოყენების სფეროები მუდმივად ფართოვდება და მუდმივად ჩნდება ახალი პროდუქტები. მომავალი განვითარების პერსპექტივები პერსპექტიულია.