Hafniummetallin monipuoliset sovellukset

Suurin osa tuotetusta hafniumista käytetään ydinreaktorien säätösauvojen valmistukseen.[28]

Luokka	Kuvaus	Ensisijaiset sovellukset
Arvosana R1	Hf+Zr>99,98 %, Zr<3%	Käytetään pääasiassa ydinsovelluksiin. Sen korkea puhtaus ja erityisominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen säätösauvoja ja ydinreaktoreita varten.
Arvosana R3	Hf+Zr>99,5 %, Zr<3%	Käytetään superseosten lisäaineena ja plasmaleikkauksessa.

Nosta projektejasi korkealaatuisella hafniumlangallamme: tarkkuuskoot 0,8 mm - 6 mm takaavat erinomaisen suorituskyvyn.

Lomake	Hafnium lanka
Puhtaus	Hf+Zr > 99,98%, Zr < 3% tai räätälöity
Halkaisija-alue	{{0}}.031" - 0,236" (0,8 mm - 6,0 mm)
Muodot	Suoraan, keloissa tai keloilla
Arvosanat	R1, R3

Standardit:

Tuotteen nimi	Hafnium lanka
Luokka	GR1, GR3
Standardit	ASTM B737
Koko	{{0}},020" - 0,236" ({{0}},5–6,0 mm) Tarkemmat tiedot kuvauksissa ↓↓↓
Puhtaus	Hf+Zr>99,95%, Zr<3%
Väri	Hopean harmaa
Tiheys	13.31g/m³

Hafniumilla on rajoitetut tekniset sovellukset muutamien tekijöiden vuoksi. Ensinnäkin se on hyvin samanlainen kuin zirkonium, runsaampi alkuaine, jota voidaan käyttää useimmissa tapauksissa. Toiseksi puhdasta hafniumia oli laajalti saatavilla vasta 1950-luvun lopulla, jolloin siitä tuli ydinteollisuuden hafniumttoman zirkoniumin tarpeen sivutuote.

Sovellukset:

Ydinreaktorit

Useiden hafnium-isotooppien ytimet voivat kukin absorboida useita neutroneja. Tämä tekee hafniumista hyvän materiaalin ydinreaktorien säätösauvoille. Sen neutronien sieppauspoikkileikkaus (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] on noin 600-kertainen zirkoniumiin verrattuna (muita säätösauvojen hyviä neutroneja absorboivia elementtejä ovat kadmium ja boori). Erinomaiset mekaaniset ominaisuudet ja poikkeukselliset korroosionkestävyysominaisuudet mahdollistavat sen käytön painevesireaktorien ankarissa ympäristöissä.[28] Saksalainen tutkimusreaktori FRM II käyttää hafniumia neutroniabsorberina.[60] Sotilasreaktoreissa, erityisesti Yhdysvaltain laivaston sukellusvenereaktoreissa, on myös yleistä hidastaa liian korkeita reaktorinopeuksia.[61][62] Sitä esiintyy harvoin siviilireaktoreissa, ja Shippingportin atomivoimalan ensimmäinen ydin (laivaston reaktorin muunnos) on huomattava poikkeus.[63]

Seokset

Apollo Lunar -moduulin hafniumia sisältävä rakettisuutin oikeassa alakulmassa

Hafniumia käytetään raudan, titaanin, niobiumin, tantaalin ja muiden metallien seoksissa. Seos, jota käytetään nestemäisten rakettipotkurien suuttimissa, esimerkiksi Apollo Lunar -moduulien päämoottorissa, on C103, joka koostuu 89 % niobiumista, 10 % hafniumista ja 1 % titaanista.[64]

Pienet hafniumin lisäykset lisäävät suojaavien oksidihilpujen tarttumista nikkelipohjaisiin seoksiin. Se parantaa siten korroosionkestävyyttä, erityisesti syklisissä lämpötila-olosuhteissa, joissa on taipumus rikkoa oksidihilseitä, aiheuttamalla lämpöjännityksiä bulkkimateriaalin ja oksidikerroksen välillä.[65][66][67]

Mikroprosessorit

Hafniumpohjaisia ​​yhdisteitä käytetään transistorien porteissa eristeinä Intelin, IBM:n ja muiden 45 nm:n (ja alle) sukupolven integroiduissa piireissä.[68][69] Hafniumoksidipohjaiset yhdisteet ovat käytännöllisiä korkean k:n eristeitä, jotka mahdollistavat portin vuotovirran pienentämisen, mikä parantaa suorituskykyä tällaisissa mittakaavassa.[70][71][72]

Isotooppigeokemia

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) ja se on usein geologian hafniumtutkimusten painopiste.[77] Hafnium korvautuu helposti zirkonikidehilaan ja on siksi erittäin kestävä hafniumin liikkumiselle ja kontaminaatiolle. Zirkonilla on myös erittäin alhainen Lu/Hf-suhde, mikä tekee alkuperäisen lutetiumin korjauksista minimaalisen. Vaikka Lu/Hf-järjestelmää voidaan käyttää laskemaan "malliikä", eli aika, jolloin se on peräisin tietystä isotooppivarannosta, kuten tyhjennetystä vaipasta, näillä "ioilla" ei ole samaa geologista merkitystä kuin muilla. geokronologisia tekniikoita, koska tulokset tuottavat usein isotooppiseoksia ja siten antavat keskimääräisen iän materiaalille, josta se on johdettu.

Granaatti on toinen mineraali, joka sisältää huomattavia määriä hafniumia toimimaan geokronometrinä. Granaatin korkeat ja vaihtelevat Lu/Hf-suhteet tekevät siitä hyödyllisen metamorfisten tapahtumien ajoittamiseen.

Muut käyttötarkoitukset

Lämmönkestävyytensä ja happea ja typpeä kohtaan tunnetun affiniteetin ansiosta hafnium on hyvä hapen ja typen sieppaaja kaasutäytteisissä ja hehkulampuissa. Hafniumia käytetään myös elektrodina plasmaleikkauksessa, koska se pystyy irrottamaan elektroneja ilmaan.[79]

Korkea energiapitoisuus 178m2Hf oli DARPAn rahoittaman ohjelman huolenaihe Yhdysvalloissa. Tämä ohjelma päätyi lopulta siihen tulokseen, että edellä mainitun hafniumin 178 m2Hf ydinisomeerin käyttäminen korkeatuottoisten aseiden rakentamiseen röntgensäteen laukaisumekanismeilla – indusoidun gammasäteilyn soveltaminen – oli mahdotonta sen kustannusten vuoksi. Katso hafniumkiista.

Hafniummetalloseeniyhdisteitä voidaan valmistaa hafniumtetrakloridista ja erilaisista syklopentadieenityyppisistä ligandilajeista. Ehkä yksinkertaisin hafniummetalloseeni on hafnoseenidikloridi. Hafniummetalloseenit ovat osa suurta kokoelmaa ryhmän 4 siirtymämetallimetalloseenikatalyyttejä [80], joita käytetään maailmanlaajuisesti polyolefiinihartsien, kuten polyeteenin ja polypropeenin, valmistuksessa.

Pyridyyliamidohafniumkatalyyttiä voidaan käyttää propeenin kontrolloituun isoselektiiviseen polymerointiin, joka voidaan sitten yhdistää polyeteenin kanssa paljon sitkeämmän kierrätysmuovin valmistamiseksi.

Hafniumdiselenidia tutkitaan spintroniikassa sen varaustiheysaallon ja suprajohtavuuden ansiosta.