» » Ниобий и тантал
14.05.2015

Ниобий обладает очень ценным сочетанием различных свойств — высокой температурой плавления (2415°), хорошей пластичностью, способностью сопротивляться короблению, высоким сопротивлением износу, относительно хорошей сопротивляемостью коррозии. Хотя ниобий и начинает окисляться на воздухе при температуре около 200°, образующаяся при этом очень плотная пленка окиси препятствует дальнейшему окислению и только при повышении температуры начинает разрушаться. Ниобий поддается сварке и обработке резанием.
Тантал обладает рядом уникальных свойств — высокой температурой плавления (2996°), хорошей пластичностью и чрезвычайно высокой устойчивостью в агрессивных средах благодаря образованию необыкновенно устойчивой анодной окисной пленки. Тантал легко обрабатывается. удовлетворительно сваривается, а также поддается сварке с другими металлами (никелем, вольфрамом, молибденом).
Тантал, как и ниобий, склонен к поглощению газов. Многие газы адсорбируются танталом при более низких давлениях и более высоких температурах, чем другими металлами. Поглотивший газы металл обычно становится хрупким и более твердым.
В атмосфере азота ниобий и тантал при 600—900° образуют нитриды (Nb2N, NbN, Ta2N и TaN), а углерод и углеродсодержащие газы при 1200—1400° образуют с танталом и ниобием карбиды (Nb2C, NbC, Ta2C и ТаС). Тантал при нагревании до 1200—1400° в водороде адсорбирует его и становится чрезвычайно хрупким. Это используется для измельчения тантала.
Из ниобия изготовляют прутки, листы, проволоку, бесшовные трубы. Ниобий применяется как добавка в нержавеющие стали, в качестве постоянного геттера и для изготовления сеток в электронных лампах: окислы ниобия находят применение в качестве катализаторов в химической промышленности.
Тантал используется для изготовления деталей химической, кислотоупорной аппаратуры (дистилляторы, мешалки, трубопроводы), лопастей паровых турбин, сопел, диафрагм. Карбид тантала применяется в качестве составляющей твердых сплавов. Танталовая проволока и фольга используются в радиотехнической и электротехнической промышленности.
Благодаря способности тантала образовывать устойчивые окисные пленки и пассивности к кислым электролитам его применяют для изготовления электролитических выпрямителей: ток может идти только в одном направлении — от электролита к танталу.
Тантал — «биологически приемлемый» материал — совершенно не вызывает раздражения живой ткани и инертен к длительному воздействию на него жидкой среды тела. Поэтому в последние годы он стал широко применяться в хирургии (им заменяют поврежденные кости, сшивают нервы и сухожилия).
Примеси газов сильно влияют на механические свойства ниобия и тантала. Даже незначительные примеси водорода, углерода или азота вызывают резкое повышение твердости и хрупкости металла. Нагревание в высоком вакууме способствует удалению газов.
Примерные механические свойства тантала и ниобия (отожженных и деформированных) приведены в табл. 42.
Ниобий и тантал

Сплавы ниобия и тантала, как и чистые металлы, обладают высокой коррозионной стойкостью, но несколько более высокой прочностью, чем ниобий и тантал.
Сплавы тантал-никель отличаются очень высокой коррозионной стойкостью. При содержании в сплаве 30% тантала сплав теряет магнитные свойства никеля.
Сплавы тантал-титан и ниобий-титан имеют высокую твердость и хорошую коррозионную устойчивость.
Сплавы с танталом, вольфрамом и молибденом не поддаются действию концентрированных серной, соляной и азотной кислот.
Сплавы тантала и ниобия с кремнием отличаются высокой коррозионной стойкостью при повышенных температурах. Сплавы, содержащие 69—80% ТаС, 12—19%W и 1,75—8,0% Ni, обладают большой прочностью и способны сохранять ее при высоких температурах.
В настоящее время разработано много ниобиевых и танталовых сплавов для различных целей, обладающих уникальными свойствами.