Mangfoldsapplikasjonene til Hafnium Metal

Mesteparten av hafniumet som produseres brukes til produksjon av kontrollstaver for atomreaktorer.[28]

Øk prosjektene dine med vår Premium hafniumtråd: presisjonsstørrelser fra 0,8 mm til 6 mm for overlegen ytelse.

Standarder:

Hafnium har begrensede tekniske applikasjoner på grunn av noen få faktorer. For det første er det veldig likt zirkonium, et mer rikelig element som kan brukes i de fleste tilfeller. For det andre var rent hafnium ikke allment tilgjengelig før på slutten av 1950-tallet da det ble et biprodukt av atomindustriens behov for hafniumfritt zirkonium.

Søknader:

Atomreaktorer

Kjernene til flere hafniumisotoper kan hver absorbere flere nøytroner. Dette gjør hafnium til et godt materiale for atomreaktorers kontrollstaver. Dens nøytronfangstverrsnitt (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] er omtrent 600 ganger større enn zirkonium (andre grunnstoffer som er gode nøytronabsorbere for kontrollstaver er kadmium og bor). Utmerkede mekaniske egenskaper og eksepsjonelle korrosjonsmotstandsegenskaper gjør det mulig å bruke den i det tøffe miljøet til trykkvannsreaktorer.[28] Den tyske forskningsreaktoren FRM II bruker hafnium som nøytronabsorber.[60] Det er også vanlig i militære reaktorer, spesielt i amerikanske marine-ubåtreaktorer, å senke reaktorhastigheter som er for høye. [61] [62] Den finnes sjelden i sivile reaktorer, den første kjernen i Shippingport Atomic Power Station (en ombygging av en marinereaktor) er et bemerkelsesverdig unntak.[63]

Legeringer

Den hafniumholdige rakettdysen til Apollo Lunar Module i nedre høyre hjørne

Hafnium brukes i legeringer med jern, titan, niob, tantal og andre metaller. En legering som brukes til væske-rakett-thruster-dyser, for eksempel hovedmotoren til Apollo Lunar Modules, er C103 som består av 89 % niob, 10 % hafnium og 1 % titan.[64]

Små tilsetninger av hafnium øker vedheften av beskyttende oksidavleiringer på nikkelbaserte legeringer. Det forbedrer dermed korrosjonsmotstanden, spesielt under sykliske temperaturforhold som har en tendens til å bryte oksidbelegg, ved å indusere termiske spenninger mellom bulkmaterialet og oksidlaget. [65][66][67]

Mikroprosessorer

Hafnium-baserte forbindelser brukes i porter til transistorer som isolatorer i 45 nm (og under) generasjonen av integrerte kretser fra Intel, IBM og andre. [68][69] Hafniumoksidbaserte forbindelser er praktiske høyk-dielektriske midler, som tillater reduksjon av portlekkasjestrømmen som forbedrer ytelsen ved slike skalaer.[70][71][72]

Isotop geokjemi

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) og er ofte fokus for hafniumstudier i geologi.[77] Hafnium erstattes lett i zirkonkrystallgitteret og er derfor svært motstandsdyktig mot hafniummobilitet og forurensning. Zirkon har også et ekstremt lavt Lu/Hf-forhold, noe som gjør enhver korreksjon for initial lutetium minimal. Selv om Lu/Hf-systemet kan brukes til å beregne en "modellalder", dvs. tidspunktet da det ble utledet fra et gitt isotopisk reservoar som den utarmede mantelen, har ikke disse "aldrene" samme geologiske betydning som andre geokronologiske teknikker da resultatene ofte gir isotopblandinger og gir dermed en gjennomsnittsalder på materialet det ble avledet fra.

Granat er et annet mineral som inneholder betydelige mengder hafnium for å fungere som et geokronometer. De høye og variable Lu/Hf-forholdene som finnes i granat gjør det nyttig for dating metamorfe hendelser.

Annen bruk

På grunn av sin varmebestandighet og sin affinitet til oksygen og nitrogen, er hafnium en god renser for oksygen og nitrogen i gassfylte og glødelamper. Hafnium brukes også som elektrode i plasmaskjæring på grunn av dets evne til å kaste elektroner i luften. [79]

Det høye energiinnholdet på 178m2Hf var bekymringen til et DARPA-finansiert program i USA. Dette programmet konkluderte til slutt med at bruk av den ovennevnte 178m2Hf kjernefysiske isomeren av hafnium for å konstruere høyytelsesvåpen med røntgenutløsende mekanismer - en anvendelse av indusert gammautslipp - var umulig på grunn av kostnadene. Se hafnium-kontrovers.

Hafniummetallocenforbindelser kan fremstilles fra hafniumtetraklorid og forskjellige ligandarter av cyklopentadien-typen. Det kanskje enkleste hafniummetallocenet er hafnocendiklorid. Hafniummetallocener er en del av en stor samling av gruppe 4 overgangsmetallmetallocenkatalysatorer [80] som brukes over hele verden i produksjonen av polyolefinharpikser som polyetylen og polypropylen.

En pyridyl-amido hafnium katalysator kan brukes til kontrollert iso-selektiv polymerisering av propylen som deretter kan kombineres med polyetylen for å lage en mye tøffere resirkulert plast.

Hafniumdiselenid er studert i spintronikk takket være ladningstetthetsbølgen og superledningsevnen.