哈金屬：稀有金屬材料中的“哈將軍”

在自然界中，稀有金屬鋯和鉿形影不離，都是核反應(yīng)堆必不可少的原材料，故有核反應(yīng)堆的“哼哈”二將之稱。說(shuō)起金屬鋯，大家肯定都不陌生，在元素周期表中屬IVB族元素，元素符號(hào)為Zr，原子序數(shù)40，其具有良好的耐腐蝕性能、極低的熱中子吸收截面以及較高的熔點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于化工、陶瓷、冶金、核工業(yè)等領(lǐng)域。

但說(shuō)起金屬鉿，大部分人肯定會(huì)覺(jué)得非常陌生。其實(shí)，鉿也是一種稀有金屬，跟鋯同屬IVB族元素，原子序數(shù)為72，鉿存在于鋯的礦物中，是一種銀白色金屬，粉末呈黑色，密度為13.09克/立方厘米，沸點(diǎn)為5400℃，熔點(diǎn)為2222℃，具有突出的核性能，因其熱中子截面可達(dá)105b，且經(jīng)長(zhǎng)期輻照后沒(méi)有明顯下降，加之其良好的熱水腐蝕抗力和機(jī)械性能，是一種理想的核反應(yīng)堆燃料控制棒材料。

鉿顆粒

      鋯是在1789年分析鋯英石時(shí)發(fā)現(xiàn)的，而鉿的發(fā)現(xiàn)較之晚了一百多年，于1922年才被發(fā)現(xiàn)。自鉿被發(fā)現(xiàn)了以后，人們一直在研究鋯鉿的分離工藝，因鉿和鋯的電子結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)相似，二者常常成對(duì)出現(xiàn)在礦物中，在自然界中共生共存，分離非常困難。美國(guó)是最早研究鋯鉿分離的國(guó)家，1925年，德·布爾與范·阿克爾發(fā)表了提純鉿和制造延性鉿的方法，即碘化法制備鉿。1951年，因美國(guó)軍事工業(yè)發(fā)展的需要，使得鉿工業(yè)逐步得到發(fā)展，以氧化鉿為原料，經(jīng)過(guò)氯化得到四氯化鉿，再用鎂還原法制得海綿鉿，最終將海綿鉿經(jīng)過(guò)真空電弧熔煉或碘化法處理得到結(jié)晶鉿，又叫高純鉿，鉿和鋯元素含量達(dá)99.9%以上。

鉿金屬條

     鉿材料可應(yīng)用于航空航天、半導(dǎo)體鍍膜等多個(gè)領(lǐng)域。其中，在航空航天領(lǐng)域，將添加1.25%鉿的鑄造型鎳基高溫單晶合金用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片，可提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、推力及壽命。添加10%鉿的鈮基合金（C-103），因具有良好的塑性加工性能、焊接性能及耐高溫性能，可用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴；高純鉿粉則可用作火箭燃燒劑。在半導(dǎo)體鍍膜領(lǐng)域，高純鉿用于制作64位以上（12納米以下）CPU芯片的半導(dǎo)體電子隔柵，成品鉿靶對(duì)純度、晶粒度、表面粗糙度、平整度以及公差范圍要求高，鋯含量＜0.5%；在光學(xué)鍍膜領(lǐng)域，隨著激光在工業(yè)中的大量應(yīng)用，高純鉿被大量用作光學(xué)組件增透膜鍍膜靶材。在等離子切割領(lǐng)域，鉿絲用于制作等離子切割電極頭；在槍彈領(lǐng)域，高純鉿粉用于穿甲燃燒彈的燃燒劑；碳化鉿粉主要用于硬質(zhì)合金領(lǐng)域；高純四氯化鉿用于大功率LED領(lǐng)域等。

鉿 條

      隨著國(guó)力的提升和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)強(qiáng)大的海軍已提上日程，增建的核潛艇和規(guī)劃中的核航母均需要大量的鉿材作為動(dòng)力反應(yīng)堆的燃料控制棒。在民用核領(lǐng)域，重點(diǎn)研發(fā)小型模塊化商業(yè)堆和高溫氣冷堆以突出安全性，高純鉿也將得到更廣泛的應(yīng)用。未來(lái)，金屬鉿將是國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略型武器裝備的關(guān)鍵材料，也是國(guó)家高端制造業(yè)發(fā)展過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵性材料！

鉿靶材