钽铌及其合金基本介绍
钽铌材料及其性能
钽铌材料及其性能钽1.钽金属(tantalum)钽是稀有高熔点金属。
熔点2996℃，密度16.68g/cm3，晶格类型：体心立方。
导热系数（25℃）54W/M·K。
线膨胀系数（0~100℃）6.5×10-6。
钽主要用做制作钽电解电容器，钽合金如Ta—2.5W、Ta —10W、Ta—40Nb等，比任何别的材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭的耐热高强度材料以及控制、调节装置的零部件等。
钽在高温真空炉中，可作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。
钽制舟皿可用于真空蒸度装置，钽与人体组织还具有优良的生物相容性和稳定性，对人体组织不起反应，可作为接骨板螺丝、缝合针等外科手术材料。
2.钽的化合物(tantalum compound)2.1钽的氧化物(tantalum oxide)钽的氧化物最有应用价值的是Ta2O5。
Ta2O5为白色粉末，无味无臭，比重8.71g/cm3，熔点1870℃。
具有明显的酸性，不溶于水，也不溶于大多数的酸和碱，但在热的氢氟酸和过氧酸中能缓慢地溶解，与碱共熔时，生成钽酸盐。
Ta2O5具有α、β两种变体，其转变温度为1320℃，不同变体的氧化物，晶体结构不同，故其晶格常数，密度和其它性质都有明显的区别。
钽的其它低价氧化物，其性能不稳定。
钽的主要低价氧化物TaO2是一种褐色粉末，不溶于酸，在空气中加热时转变成Ta2O5，具有导电性。
2.2钽的卤化物(tantalum halide)TaCl5为黄色粉末，熔点220℃，沸点223℃－239℃，比重3.68g/cm3，易挥发，吸湿性强，非常容易水解析出白色的氢氧化物沉淀。
除高价的TaCl5外，钽的低价氯化物有TaCl4、TaCl3、TaCl2，均是易挥发物。
TaF5为白色结晶，熔点91.5℃，沸点229.2℃－233.3℃，比重4.74g/cm3，具有很强的吸湿性，在弱酸溶液中(当HF浓度低于7%)溶解而不水解。
钽铌合金的广泛应用领域
钽铌合金的广泛应用领域钽铌合金，通常由钽和铌两种金属元素组成的合金，具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将深入探讨钽铌合金的特点、制备工艺以及在不同领域的应用，并分享个人对其的观点和理解。
一、钽铌合金的特点和制备工艺1. 特点：钽铌合金具有以下显著特点：1）高融点和高熔点：钽的熔点约为2996°C，而铌的熔点约为2468°C，因此钽铌合金具有较高的熔点，使其在高温环境下表现优异。
2）优异的耐腐蚀性：钽铌合金具有良好的耐腐蚀性，能够抵御酸、碱等腐蚀介质的侵蚀，因此在化学工业等腐蚀性环境中得到广泛应用。
3）优异的机械性能：钽铌合金具有出色的机械性能，包括高强度、高硬度和良好的延展性，适用于多种工程应用。
2. 制备工艺：钽铌合金可以通过多种制备工艺得到，常见的有：1）冶金法制备：通过熔炼、铸造、热处理等工艺将钽和铌按比例混合，并在特定温度下进行化学反应，最终得到钽铌合金。
2）粉末冶金法制备：将钽和铌的粉末按一定比例混合，并通过压制、烧结等工艺得到钽铌合金。
二、钽铌合金的应用领域钽铌合金由于其优异的性能，在多个领域得到广泛应用，以下是几个典型的应用领域：1. 航空航天领域：钽铌合金可以在高温、高压等极端环境下保持良好的稳定性和机械性能，因此被广泛应用于航空航天领域。
在航空发动机中使用钽铌合金制造的叶片和涡轮盘，可以承受高温、高速的工作条件，提高发动机性能和寿命。
2. 化工领域：由于钽铌合金的优异耐腐蚀性，它被广泛用于化工领域。
在化学反应器、腐蚀介质储存罐、管道等设备中，使用钽铌合金可以有效防止介质对设备的侵蚀，提高设备的使用寿命和安全性。
3. 医疗领域：钽铌合金在医疗领域也有重要应用。
由于其生物相容性良好且不容易引起过敏反应，钽铌合金被广泛用于制造人工关节、牙科种植体等医疗器械，为患者提供持久稳定的医疗效果。
4. 电子领域：钽铌合金还在电子领域有广泛的应用。
它可以作为高温超导材料，用于制造超导电缆、磁体等设备。
钽铌及其合金基本介绍资料
工业生产钽粉的方法
传统：(1)氟钽酸钾钠热还原法；(2)氧化钽碳热还原法
缺点：生产成本高、周期长、效率低、能耗大、污染环境且难以连 续化生产，造成钽及钽合金的价格过高。
传统金属热还原法的FFC 剑桥工艺
缺点：以CaCl2 为熔盐电解质，CaCl2 吸水性强，需在300 ℃左右保 持干燥，实验麻烦；CaCl2 在高温下挥发严重，长时间电解，需持续 添加CaCl2 熔盐，工作效率低，使得整个熔盐体系始终处于不稳定的 动态过程；电解电压不能过高，通常为2.7~3.2 V，同时伴有副反应 发生，降低电流密度和电流效率；以石墨棒为阳极，容易烧损，产 生石墨微粒，可能导致阴阳极之间出现部分电子导电。
第3讲 钽铌及其合金
钽的基本属性
“金属王国”中的后起之秀 钽于1802 年由瑞典化学家爱开堡发现, 1903 年鲍尔登制得金属钽； 略带蓝色的浅灰色金属, 密度为16.50g.cm3, 硬度6~6.5，熔点 2996℃, 仅次于钨和铼居第三位。富有延展性,韧性比铜更好，冷加工 可拉成细丝和制成薄箔；膨胀系数很小, 每升高1℃, 只膨胀百万分之 六点六； 化学稳定性强, 常温下不和水及空气发生反应, 冷和热态下都有极强 的抗腐蚀性, 能抵抗除氢氟酸外的一切无机酸。将钽金属放入200℃的 硫酸中浸泡一年, 表层仅损伤0.006 毫米。实验证明: 常温下, 碱溶液、 氨、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂对钽均不起作用； 钽在常温下能溶解氢, 开始生成固体溶液, 而后生成氢化物, 可作为 贮氢材料。
冷变形态
600℃×1h
冷变形态
600℃×1h
800℃×1h
900℃×1h
1000℃×1h
1100℃×1h
1＃再结晶温度：800～900℃
铌及钽性质及用途
精心整理铌和钽的性质及用途一铌、钽金属性质铌与钽性质相似，均属高熔点、高沸点稀有金属，钢灰色彩，富延展性和抗腐化性。
铌的熔点为2468 ℃，沸点为 4742 ℃，密度为8.57g ／ cm3 ；钽的熔点为2996 ℃，沸点为5425 ℃±100 ℃，密度为。
二资源分布情况中国是世界上铌、钽、锂、铍等稀有金属矿产资源比较丰富的国家之一。
铌（ Nb 2 O 5）总保有储量为388 万吨 (至 2007/12/31止)，仅次于巴西，居世界第 2 位。
我国铌矿巳探明储量的矿区有99 处，分布于内蒙古、湖北等16 个省 (区 )，以内蒙古最多，占全国储量的72% ；湖北次之，占24% 。
钽（ Ta2O 5）总保有储量为8.4 万吨，居世界首位，钽分布于13 个省 ( 区 )的 92 个矿区，江西钽矿最丰富，内蒙古、广东次之，三省合计占全国储量72.5% ，以江西宜春铌钽矿、内蒙古白云鄂博铌钽矿。
我国所规定的钽铌矿床储量计算的最低工业品位指标为：（Nb 、Ta）2O 5： 0.016 — 0.028% ，我国大部分钽铌矿床品位都凑近或略高于最低工业品位指标。
Ta2 O 5品位高出0.02% 的几乎没有，而 Nb 2 O 5品位高出0.1% 的也只有几个碳酸岩种类的矿床，其他种类矿床Nb 2 O 5品位均在0.02% 左右。
三我国铌钽的生产现状我国主要钽铌矿山大要表矿山名称地理地址精选能力(kt/a)主要产品宜春铌钽矿江西宜春495 钽铌、锂精矿石城钽铌矿江西石城99 Nb 、 Ta 精矿横峰钽铌矿江西横峰92 钽铌精矿栗木有色公司广西恭城495 钽铌、钨精矿横山钽铌矿广东广宁13 钽铌精矿秦樊钽铌矿广东博罗13 钽铌精矿永汉钽铌矿广东龙门330 铌精矿可可托海矿务局新疆富蕴230 钽铌、锂、铍精矿阿勒泰矿新疆阿勒泰99 钽铌、锂、铍精矿马尔康钽铌矿四川阿坝76 钽铌、锂精矿我国主要铌钽冶炼厂有：宁夏有色金属冶炼厂(东方有色 )、西北稀有金属资料研究院、株洲硬质合金厂、九江有色金属冶炼厂、广西栗木有色金属公司、广东从化钽铌冶炼厂。
钽及钽合金牌号和化学成分
钽及钽合金牌号和化学成分钽是一种耐腐蚀的金属，具有高熔点、高密度、良好的热稳定性和化学稳定性。
它广泛应用于航空航天、化工、电子、医疗、冶金等领域。
本文将介绍几种常见的钽及钽合金的牌号和化学成分。
1.钽钽的化学符号为Ta，原子序数为73，属于过渡金属。
钽是一种银白色金属，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性。
它的熔点达到3017摄氏度，是常用金属中熔点最高的。
钽的纯度要求通常在99.95%以上，其中氧含量不超过0.015%，碳含量不超过0.010%，氮含量不超过0.010%，氢含量不超过0.0015%，钉(Fe)含量不超过0.005%，W（钨）含量不超过0.005%，O（氧化物）含量不超过0.02%，H（氢）含量不超过0.002%。
在航空航天领域，钽常用于制造发动机喷口、制动器、喷嘴、内置孔道结构等耐高温、耐腐蚀的部件。
在化工行业，钽常应用于制造反应器、换热器、阀门、管道等具有耐腐蚀性能的设备。
在电子行业，钽可用于制造集成电路、电容器等。
在医疗领域，钽可用于制造人工关节、牙科实验室工具等。
2.镍钽合金镍钽合金是一种具有良好耐腐蚀性和高强度的合金材料。
它的化学符号为Ni-Ta，常用的合金牌号有Niobium 370、Niobium C-103等。
Niobium 370合金的化学成分主要包括镍(Ni)约为63%，钽(Ta)约为33%，钛(Ti)约为1.2%，铁(Fe)约为0.3%，硅(Si)约为0.1%，铬(Cr)约为0.08%，锰(Mn)约为0.05%。
Niobium C-103合金的化学成分主要包括镍(Ni)约为59%，钽(Ta)约为39%，硅(Si)约为0.15%，铬(Cr)约为0.1%，铁(Fe)约为0.06%，锰(Mn)约为0.03%。
镍钽合金具有较高的熔点和良好的耐腐蚀性，特别适用于耐高温、耐腐蚀的环境。
它被广泛应用于航空航天、化工、医疗等领域。
在航空航天领域，镍钽合金常用于制造喷嘴、涡轮叶片等高温部件。
钽铌材料及其性能
钽铌材料及其性能钽1.钽金属(tantalum)钽是稀有高熔点金属。
熔点2996℃，密度16.68g/cm3，晶格类型：体心立方。
导热系数（25℃）54W/M・K。
线膨胀系数（0~100℃）6.5×10-6。
钽主要用做制作钽电解电容器，钽合金如Ta—2.5W、Ta —10W、Ta—40Nb等，比任何别的材料更能经受高温和矿物酸的腐蚀，可作为飞机、导弹、火箭的耐热高强度材料以及控制、调节装置的零部件等。
钽在高温真空炉中，可作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。
钽制舟皿可用于真空蒸度装置，钽与人体组织还具有优良的生物相容性和稳定性，对人体组织不起反应，可作为接骨板螺丝、缝合针等外科手术材料。
2.钽的化合物(tantalum compound)2.1钽的氧化物(tantalum oxide)钽的氧化物最有应用价值的是Ta2O5。
Ta2O5为白色粉末，无味无臭，比重8.71g/cm3，熔点1870℃。
具有明显的酸性，不溶于水，也不溶于大多数的酸和碱，但在热的氢氟酸和过氧酸中能缓慢地溶解，与碱共熔时，生成钽酸盐。
Ta2O5具有α、β两种变体，其转变温度为1320℃，不同变体的氧化物，晶体结构不同，故其晶格常数，密度和其它性质都有明显的区别。
钽的其它低价氧化物，其性能不稳定。
钽的主要低价氧化物TaO2是一种褐色粉末，不溶于酸，在空气中加热时转变成Ta2O5，具有导电性。
2.2钽的卤化物(tantalum halide)TaCl5为黄色粉末，熔点220℃，沸点223℃－239℃，比重3.68g/cm3，易挥发，吸湿性强，非常容易水解析出白色的氢氧化物沉淀。
除高价的TaCl5外，钽的低价氯化物有TaCl4、TaCl3、TaCl2，均是易挥发物。
TaF5为白色结晶，熔点91.5℃，沸点229.2℃－233.3℃，比重4.74g/cm3，具有很强的吸湿性，在弱酸溶液中(当HF浓度低于7%)溶解而不水解。
2.3钽的碳化物(tantalum carbide)钽的碳化物主要有Ta2C和TaC两种，而Ta2C又有α－Ta2C和β－Ta2C两种同素异构体。
钽铌合金密度
钽铌合金密度
钽铌合金是一种高强度、高温度、耐腐蚀的金属材料，由钽和铌两种金属元素混合而成。
其密度是多少呢？让我们来探究一下。
首先，我们需要了解什么是密度。
密度是指物体的质量与其体积的比值，通常用公式ρ=m/V表示，其中ρ为密度，m为物体的质量，V为物体的体积。
钽铌合金的密度取决于其成分比例、加工工艺等因素。
一般来说，钽铌合金的密度在 8.2~8.5 g/cm³之间。
其中，Nb-1Ta-1合金的密度为 8.4 g/cm³，Nb-10Ta-10Hf合金的密度为 8.2
g/cm³，Nb-10Ta-2.5Zr合金的密度为 8.5 g/cm³。
需要注意的是，钽铌合金的密度与其性能有着密切的关系。
例如，在高温下，由于钽铌合金的热膨胀系数较小，因此其密度会相应增加。
此外，钽铌合金的密度还会受到杂质、缺陷等因素的影响。
总之，钽铌合金的密度在 8.2~8.5 g/cm³之间，具体取决于其成分比例、加工工艺等因素。
在实际应用中，需要根据具体情况进行选择和设计。
钽铌金属生产工艺
钽铌金属生产工艺钽铌合金是一种高强度、高硬度、高耐腐蚀性的金属，广泛应用于航空航天、化工、电子等行业。
以下是钽铌金属生产工艺的简要介绍。
钽铌合金的生产工艺主要包括原料准备、冶炼、浇铸、热处理等步骤。
首先是原料准备。
钽铌合金的原材料主要是钽和铌，两者的含量比例根据需要进行调整。
这些原料一般以粉末或块状形式提供，需要通过粉碎、筛分等处理得到所需的颗粒度。
接下来是冶炼。
钽铌合金的冶炼一般采用真空感应熔炼或氩弧熔炼等方法。
在炉内加入适量的钼作为助熔剂，通过加热和搅拌使原料熔化。
熔化后的钽铌合金液态金属会在炉内凝固成长条状或块状。
然后是浇铸。
熔化并凝固成型的钽铌合金被浇铸成所需的形状。
浇铸过程中需要注意保持合金的温度和浇注速度，以确保得到均匀的组织和尺寸。
接下来进行的是热处理。
热处理是钽铌合金生产中非常关键的一步，它可以提高合金的机械性能和耐腐蚀性。
热处理一般包括退火和固溶处理两个步骤。
退火过程中，将合金加热至一定温度，保持一定时间后再冷却。
固溶处理中，将合金加热至高温，然后迅速冷却。
通过热处理，钽铌合金的晶界强化相会溶解并重新分布，从而改善其性能。
最后是表面处理。
钽铌合金的表面处理可以提高其耐腐蚀性和装饰性。
常见的表面处理方法包括电解拋光、电镀、喷涂等。
这些方法能够使钽铌合金的表面光滑、均匀，并增加其的防腐蚀能力。
总的来说，钽铌金属生产工艺包括原料准备、冶炼、浇铸、热处理和表面处理等多个步骤。
通过这些步骤，可以得到高质量的钽铌合金，满足不同行业对于高强度、高硬度、高耐腐蚀性金属的需求。
钽、铌简介终稿
1.6吸、放氢性能
在较低的温度，Ta、Nb都能溶解大量的 氢，但低温下吸氢速度比较缓慢。当温 度达到500℃(Ta)和360℃(Nb)时，吸氢 的速度最大，这时，生成钽和铌的氢化 标准 物(TaH，NbH)。Ta、Nb锭吸氢后，性能 变脆，易于破碎。但是，当在600℃以上、 真空中加热氢化物中的氢可以全部脱出 并恢复金属原有的性质，工业上就是这 样从Ta、Nb条生产相应的粉体。
1.4铌/钽的主要物理、机械性质
致密金属钽、铌为钢灰色，粉末状态钽呈深灰 色，铌粉呈浅灰色，纯铌和纯钽具有良好的塑 性，可冷轧成厚度达0.01mm的薄片而无须中 间退火。 金属铌和钽的共同物理特征是具有高熔点 [ 2468 ℃(Ta) 、 2996℃ （ Nb ） ] 、 高 沸 点 [5458 ℃ （Ta）、4742 ℃ （Nb）]、低的蒸 气压以及比其它难熔金属(如钨和钼）为低的 电子速出功。同时，Nb和Ta的机械性能明显地 随其加工状态及间隙杂质含量而改变。
铌的应用
化工
铌及其与钽的合金可制成蒸馏管、活门、设备的挡板及生产盐酸、 硝酸、溴、过氧化氢等化工设备的其它部件。
宇航及 航空 核工业
Nb－1Zr、C—103铌合金已用于飞船上的姿态控制发动机；C—l03 合金还用于“大力神”导弹喷嘴的延伸段，这种合金的最大优点在 于高温下强度好且有优良的可塑性和焊接性。
飞行器，导弹，自动控制系统和电视机里获得广泛的应用
电子工业
石油及化学 工业部门 高温硬质合 金
。
钽的抗腐蚀性能优异，被广泛用来制造防腐蚀的化学反应器，罐， 塔，阀门等。
在高温真空炉中用钽做支撑附件，热屏蔽，加热器和散热，并可长期 使用。
Ta的应用
1.2铌的简介
一种金属元素。铌能吸收气体，用作除 气剂，也是一种良好的超导体。化学符 号Nb，原子序数41，原子量92.90638， 属周期系ⅤB族
钽铌合金的用途
钽铌合金的用途
钽铌合金是一种高强度、高温、耐腐蚀的金属材料，由钽和铌两种金属元素组成。
它具有优异的物理和化学性质，因此在许多领域都有广泛的应用。
钽铌合金在航空航天领域中被广泛使用。
由于其高强度和高温性能，它可以用于制造航空发动机、火箭发动机和导弹部件等。
此外，钽铌合金还可以用于制造航空航天器的外壳和结构件，以提高其耐腐蚀性和耐高温性能。
钽铌合金在医疗领域中也有广泛的应用。
由于其生物相容性好、耐腐蚀性强和机械性能优异，它可以用于制造人工关节、牙科种植体和心脏起搏器等医疗器械。
此外，钽铌合金还可以用于制造医疗器械的外壳和结构件，以提高其耐腐蚀性和机械性能。
钽铌合金还可以用于制造化工设备、核工业设备和海洋工程设备等。
由于其耐腐蚀性强，可以在恶劣的环境下使用，因此在这些领域中有着广泛的应用。
钽铌合金是一种优异的金属材料，具有高强度、高温、耐腐蚀等优异的物理和化学性质，因此在航空航天、医疗、化工、核工业和海洋工程等领域中有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，钽铌合金的应用领域还将不断扩大。
铌、钽有关介绍
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铌、钽有关介绍铌又名珂（Cb），铌是银白色，钽是深灰色的耐熔金属，铌、钽具有熔点高，（Nb2468℃，Ta2996℃）比重大Nb8.66Ta17.10，强度高，抗疲劳，抗变形，抗腐蚀，导热，超导，单极导电及吸收气体等优良特性。
广泛应用在电子、宇航、机械工业及原子反应堆中。
钽用于制作钽电容器：钽粉、钽丝是制作钽电容器的关键材料，钽电容器是最优秀的电容器。
铌亦可制作电容器。
钽用于制作耐高温钽制品：钽能耐高温，强度和刚度良好，是制作真空高温炉用发热部件、隔热部件和装料器皿的优质材料。
钽铌用于制作耐腐蚀钽铌制品：钽铌是优质耐酸碱和液态金属腐蚀的材料，在化学工业中可用于制作蒸煮器、加热器、冷却器、各种器皿器件等。
钽铌在航空航天工业中的应用：用于制作航空航天飞机、火箭、潜艇等的发动机部件，如燃烧室、燃烧导管、涡轮泵等。
钽用于制作穿甲弹的衬件：该项应用目前主要在美国，是导弹的一种，如TOW2B 导弹。
碳化钽作硬质合金的添加剂，添加TaC 可提高硬度、强度、熔点等性能。
NbC 亦可此用，性能次于TaC。
铌是钢铁的主要添加剂：添加铌的微合金钢，使钢材晶粒细化，可提高钢的强度和韧性，75%左右的铌应用于该领域。
铌用作超导材料：Nb-Ti 合金是当今应用最广、用量最大的超导材料。
氧化钽、氧化铌是制作钽铌人工晶体的原料：Ta2O5、Nb2O5 是制作LT、LN 等晶体的原料，LT、LN 是重要的压电、热电和非线性光学材料，在激光和微声表面波等技术领域中有重要用途。
铌在原子能工业中的应用：Nb 的中子俘获截面小，热导率和强度高，在原子能反应堆中用作核燃料包套材料、核燃料合金添加剂、热交换器结构材料。
钽的表面能形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化膜，易于准确方便地控制电容器的阳极氧化工艺，同时钽粉烧结块可以在很小的体积内获得很大的表面积，因此钽电容器体积小、容。
最抗腐蚀的金属材料铌钽合金
最抗腐蚀的金属材料---铌钽合金无机酸中只在氢氟酸中缓慢氧化钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。
无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。
但钽在热的浓硫酸中能能被腐蚀，在150以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此温度才会有反应，在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。
在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为0.116毫米，在300度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡1年，表面被腐蚀1.368毫米。
在发烟硫酸（含15%的SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在130度的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。
钽在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150度以上才发生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年，表面被腐蚀20毫米，另外，钽在氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。
但是钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100度就会被迅速溶解。
除上面所述情况外，一般的无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。
实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟和热浓硫酸作用下有所反应。
这样的情况在金属中是比较罕见的。
铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克／立方厘米。
室温下铌在空气中稳定，在氧气中红热时也不被完全氧化，高温下与硫、氮、碳直接化合，能与钛、锆、铪、钨形成合金。
不与无机酸或碱作用，也不溶于王水，但可溶于氢氟酸。
铌的氧化态为－1、＋2、＋3、＋4和＋5，其中以＋5价化合物最稳定。
钽铌合金的用途
钽铌合金的用途
钽铌合金是一种重要的金属材料，具有广泛的用途。
本文将从几个方面介绍钽铌合金的用途。
钽铌合金在航空航天领域有着重要的应用。
由于钽铌合金具有优异的耐高温性能和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空发动机的零部件制造中。
钽铌合金材料可以承受高温高压环境下的严苛条件，保障航空发动机的安全可靠运行。
同时，钽铌合金也被用于航天器的结构件和燃料箱等部件的制造，确保航天器在极端环境下的稳定性和可靠性。
钽铌合金在化工工业中也有着重要的应用。
由于钽铌合金具有良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，因此被广泛应用于化工设备的制造中。
例如，在硫酸、盐酸等腐蚀性介质中，钽铌合金可以取代不锈钢等材料，用于制造反应釜、换热器、管道等设备，延长设备的使用寿命，降低维护成本，确保生产过程的安全稳定进行。
钽铌合金在医疗器械领域也有着重要的应用。
由于钽铌合金具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于人工关节、牙科种植体、心脏起搏器等医疗器械的制造中。
钽铌合金材料可以与人体组织良好结合，不会引起排异反应，确保医疗器械在人体内的安全可靠使用。
总的来说，钽铌合金具有广泛的用途，包括航空航天、化工工业、
医疗器械等领域。
随着科技的不断发展，钽铌合金将会有更广阔的应用前景，为各个领域的发展提供有力支持。
希望通过本文的介绍，读者能更加了解钽铌合金的用途及其在各个领域中的重要性。
铌和钽介绍
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铌和钽介绍稀有金属钽和铌在元素周期表中属于同族元素，由于它们的物理和化学性质很相似，而且又共同生长在同一个矿体内，因而被人们称为金属中的”孪生兄弟”。
钽和铌是英国化学家查尔斯·哈切特与瑞典化学家艾克贝格在1801 年和1802 年先后发现的。
钽铌铁矿是钽和铌的主要矿石，在钨矿和某些稀土矿中也有少量的钽和铌存在。
钽却呈银白色，铌的外表很象钢。
钽和铌都是高熔点金属，它们的熔点分别为2996℃和2468℃。
钽和铌的化学性质极其稳定，不仅不怕硝酸、盐酸，也不怕王水。
钽富有延展性，可以拉成比头发丝还要细的钽丝，或者碾成比纸还要薄的钽箔。
钽和铌都具有抗压、耐磨损的特性，也都是卓越的超导材料。
由于钽和铌具有上述种种优异的性能，因而被广泛用于各个领域。
钽的表面能形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化膜，易于准确方便地控制电容器的阳极氧化工艺，同时钽粉烧结块可以在很小的体积内获得很大的表面积，因此钽电容器体积小、容量大、漏电流低、使用寿命长、综合性能优异，是最优秀的电容器，不仅在常规条件下比陶瓷、铝、薄膜等其它电容器体积小、容量高、功能稳定，而且能在许多为其它电容器所不能胜任的严峻条件下正常工作。
由于钽电容器具有其它诸多电容器不可比拟的优异特性，在微电子科学和表面贴装技术领域，几乎无可等效替代的其它电容器与之竞争，因此60~65％的钽以电容器级钽粉和钽丝的形式用于制作钽电容器。
钽电容器已日益广泛应用于通讯（程控机、交换机、手机、传呼机、传真机、无绳电话）、计算机、汽车、家用和办公用电器、仪器仪表、航天航空、国防军工等领域.由于铌与钽是同属一族的伴生金属，性能上有许多相似之处，用于制作电容器性能仅次于钽，其相对于铝电容器，具有比容高、等效串联电阻低、易于片式化等优点，经发展有可能替代铝电容器的10％左右；铌与。
钽铌及其合金基本介绍资料
钽铌及其合金基本介绍资料**第讲钽铌及其合金**钽的基本属性“金属王国”中的后起之秀钽于年由瑞典化学家爱开堡发现,年鲍尔登制得金属钽略带蓝色的浅灰色金属,密度为gcm,硬度~熔点℃,仅次于钨和铼居第三位。
富有延展性,韧性比铜更好冷加工可拉成细丝和制成薄箔膨胀系数很小,每升高℃,只膨胀百万分之六点六化学稳定性强,常温下不和水及空气发生反应,冷和热态下都有极强的抗腐蚀性,能抵抗除氢氟酸外的一切无机酸。
将钽金属放入℃的硫酸中浸泡一年,表层仅损伤毫米。
实验证明:常温下,碱溶液、氨、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂对钽均不起作用钽在常温下能溶解氢,开始生成固体溶液,而后生成氢化物,可作为贮氢材料。
**钽金属的应用在制取无机酸的设备中,钽可用来代替不锈钢,寿命比不锈钢长十几倍在化工、电子、电气及原子能行业中,可以取代由贵金属铂大大降低成本作为炼制超强度钢、耐蚀钢和耐热合金钢的重要元素,可作为火箭、宇宙飞船、喷气飞机等空间技术所需的特殊材料钽和的钨制成的无磁性合金,在红热条件下可保持弹性,广泛用于电器工业、电子管工业钽条还专用于整流器中用于制造外科刀具、人造纤维的拉线模等,是铂的代用品碳化钽具有极强的硬度和极高的熔点,在高温条件下与金刚石不相上下,用其做成的切刀,可高速切削许多坚硬的合金用它制成的钻头,可代替最坚硬的合金或金刚石钻头生物相溶性好用来修补、封闭人体破碎的头盖骨和四肢骨折的裂缝及缺损钽的细丝作为手术缝合线可代替肌腱和神经纤维钽板可作人造钽耳。
**年钽材的产品形成和相应市场份额电子工业用钽~的钽用于钽电容器微处理器和数字信号处理器的连接材料高温合金用钽航空发动机叶片、密封件和喷嘴武器系统用钽破甲弹、爆炸成形弹药型罩包覆材料用钽高能加速器中钨固体靶的包覆材料**常温、不同应变率下钽的σε曲线准静态加载下钽的σε曲线动态加载下钽的σε曲线不同温度和变形速率下钽的变形行为钽的流动应力对应变率和温度的变化相当敏感:屈服应力和流动应力随应变率的增加而增加,随温度的升高而减小,表现出显著的应变率强化与温度软化效应常温下,应变率由s增加到s时,屈服强度由MPa提高到约MPa,提高了一倍多在应变率为s时,℃的屈服应力比℃的屈服应力也提高近一倍。
铌钽介绍
钽（Ta）铌(Nb)都属于高熔点（钽 2996℃、铌2468℃）、高沸点（钽5427℃、铌5127℃）稀有金属，外观似钢，灰白色光泽，粉末呈深灰色，具有吸气、耐腐蚀、超导性、单极导电性和在高温下强度高等特性。
因此，当前钽铌新材料应用的相关高技术产业领域包括电子、精密陶瓷和精密玻璃工业；电声光器件；硬质合金，宇航及电子能工业；生物医学工程；超导工业；特种钢等产业。
钽和铌在电子工业、化学工业、特种合金以及真空技术、尖端技术方面都具有非常重要的地位。
在电子工业中利用钽金属制造的电解电容器具有电容量大、漏电流小、稳定性好、可靠性高、耐压性能好、寿命长、体积小等突出特点。
大量用于国防、航空、航天、电子计算机、高档次的民用电器及各类电子仪表的电子线路中。
在冶金工业中，钽铌主要用作生产高强度合金钢、改善各种合金性能和制作超硬工具的添加剂。
近期，全世界范围内工业化的进程与美元的贬值加速了金属、非金属等资源价格的大幅上涨，稀有金属市场需求进一步加大。
钽、铌、等高新技术产品的研发和生产进入了一个新的增长时期。
在国内同行业中第一个被“国际钽铌研究中心（TIC）”接纳为成员，国家科技部认定的国家级重点高新技术企业的宁夏东方有色金属集团，在其34个系列产品中，占有23个品种属新材料领域的高新技术产品，钽粉、钽丝分别占世界20％和45％的市场份额，同时也是我国国防、核能、宇航、电子、冶金和化工等高新技术领域极为重要的新材料供应基地，代表着我国稀有金属工业正在走向一个新的转折点。
钽铌市场回暖应用增长近年来，随着计算机、数码相机、手机、车载电子系统需求转旺的拉动，钽的需求在逐步走出低谷。
钽精矿价格也回到正常水平。
世界近年对钽的总需求在2000吨左右，而对铌的需求是20000余吨；钽的主要用途是电容器用钽粉及其钽丝，其用量占总消费量的一半以上；铌的主要用途是作钢铁的添加剂，其用量占总消费量的近九成；2000年是钽消费的高峰之年，钽的总用量达到创记录的2235吨，2001年则迅速下掉到1562吨，至2004年其产量稳步提高接近2000吨；铌的需求则一直较为平稳。
铌、钽的性质和用途
铌、钽的性质和用途书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铌、钽的性质和用途铌(Nb)又名钶(Cb)，铌是银白色，原子序数41，原子密度8.57g/cm3，沸点4927℃，熔点(2468±10)℃。
钽(Ta)是深灰色的耐熔金属，原子序数73，原子密度16.6g/cm3，沸点5427℃，熔点2996℃。
铌、钽具有强度高，抗疲劳，抗变形，抗腐蚀，导热，超导，单极导电及吸收气体等优良特性。
广泛应用在电子、宇航、机械工业及原子反应堆中。
(1) 电气工业：用于制造无线电、雷达、X 射线设备的零件、微型电容器(用在火箭、宇宙飞船、人造卫星)、真空设备材料、受热元件(电子管阳极、栅极)、强力发射管、整流器、电子计算机记忆装置，超导合金制造大功率磁铁，铌酸盐、钽酸盐可作压电、光电材料。
(2)铌钽作添加剂可生产多种合金，如热强合金、耐热合金、超硬合金、结构合金、磁性合金等；用于制造原子反应堆结构材料和防护材料，制造火箭和导弹的喷嘴及切削工具和钻头等；各种合金钢在铁路、桥梁、管道、造船、汽车、飞机、机械制造等方面广泛应用，特别是在化工耐腐机械方面锆铌、钽合金可代替铂。
(3)利用铌钽吸附性，排除真空管的微量气体。
(4)铌钽还可作有机合成的催化剂、人造丝拉丝模、光学玻璃等。
(5)钽在外科医学治疗上有特殊的用途，钽片、钽条，可代零星骨骼，钽丝可作医用缝合线。
铌和钽具有完全相同的外层电子分布，相近的原子半径、离子半径因而密切共生，并形成极完全的类质同象系列(如铌铁矿一钽铁矿族)。
两者常与钛、锆、钨、锡、铀、钍等共生。
其中铌和钛的关系最为密切。
铌和钽虽然密切共生，但因其地球化学性质尚有差异之处，所以各有其富集机制，从超基性岩至。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(1) 增大再结晶退火前冷变形程度； 冷变形程度越大，这些强烈变曲的区域越多，再结晶晶核心 越多，细晶细化。 (2) 快速加热； 避免升温过程中产生回复，减少储能而使再结晶数目减少。 (3) 控制原始晶粒大小。
850 ℃, 20 min 850 ℃, 60 min
900 ℃, 10 min
950 ℃, 10 min
1#试样不同 退火工艺的 显微组织
2016/7/6
8
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
1#深冲钽壳的宏观形貌
( a) 90%变形量后850 ℃, 60 min退火; ( b) 90%变形量后900 ℃, 10min 退火; ( c) 1 150 ℃退火60 min 钽片深冲制品表面质量差的主要原因是晶粒粗大
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
第3讲 钽铌及其合金
2016/7/6
1
钽的基本属性
“金属王国”中的后起之秀
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
钽于1802 年由瑞典化学家爱开堡发现, 1903 年鲍尔登制得金属钽；
略带蓝色的浅灰色金属, 密度为16.50g.cm3, 硬度6~6.5，熔点 2996℃, 仅次于钨和铼居第三位。富有延展性,韧性比铜更好，冷加工 可拉成细丝和制成薄箔；膨胀系数很小, 每升高1℃, 只膨胀百万分之 六点六； 化学稳定性强, 常温下不和水及空气发生反应, 冷和热态下都有极强 的抗腐蚀性, 能抵抗除氢氟酸外的一切无机酸。将钽金属放入200℃的
2016/7/6 10
锻造钽的性能
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
初始挤压的钽(as-extruded) 与二次再锻压并经1523 K,2 h真空退火的钽 (forged+annealed)在296 K 温度和不同应变率下的真实应力应变曲线
钽在二次锻压后流动应力明显提高，提高约200MPa
2016/7/6
2016/7/6
9
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
用于破甲弹药型罩钽板不同角度的力学性能
在钽板的轧制过程中, 无论采取什么样的交叉换向轧制都 不可避免使板材内部产生很强的织构。这些织构的形成,使钽板 在不同方向上的强度和延伸率都产生很大的变化。在45°方向 上, 钽板的抗拉强度最弱而延伸率达到最大值。
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
钽钛合金丝的微观组织：(a)拉拔后的加工态组织；(b)再结晶形核组织
组织观察： (a)晶粒被拉长成纤维组织，由于温度较低未发生明显的动态再结晶； (b)各晶粒变形不均匀，故各区域储存能大小和释放时间也不同，再结 晶晶核优先在边部原始晶粒晶界处产生，并向畸变能较高的中心未 再结晶区域吞食长大，直至再结晶晶粒之间相连接，最终形成无畸 变的等轴晶粒。
2016/7/6 5
不同制备方式下钽的再结晶行为
真空电弧熔炼
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
不同制备方式钽锭坯的杂质含量
粉末冶金 电子束熔炼
室温锻造开坯15. 9 mm 厚
中间退火
冷变形90%
1000℃,真空退火60min
冷轧至3 mm厚板材
不同温度退火60 min
2016/7/6 6
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
不同表面处理后钽钛合金丝拉伸 断口的宏观形貌
特征明显,能够发现边部裂纹源,断口宏观
形貌特征出现从韧性断裂向脆性断裂转变
趋势。
2016/7/6 23
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
Ta-Ti合金丝不同变形量(ε)下再结晶晶核形成的孕育时间(t)与退火温度(T)的关系
变形率越大，退火温度越高，再结晶晶核形成所需时间越短
2016/7/6
24
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
变形量55%Ta-Ti合金丝在不同温度 下的再结晶动力学曲线和47%， 55%，70%变形合金丝在相同温度 下的再结晶动力学曲线
纯钽90%冷变形后经不同退火工艺后的硬度值
冷变形态
600℃×1h
冷变形态
600℃×1h
800℃×1h
900℃×1h
1000℃×1h
1100℃×1h
2016/7/6
1＃再结晶温度：800～900℃
2＃再结晶温度：1000～1100℃7
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
根据再结晶的基本规律，获得细晶细化的方法包括:
硫酸中浸泡一年, 表层仅损伤0.006 毫米。实验证明: 常温下, 碱溶液、
氨、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂对钽均不起作用； 钽在常温下能溶解氢, 开始生成固体溶液, 而后生成氢化物, 可作为
贮氢材料。
2016/7/6 2
钽金属的应用
在制取无机酸的设备中, 钽可用来代替不锈钢, 寿命比不锈钢长十几倍;
2016/7/6
3
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
2002年钽材的产品形成和相应市场份额
电子工业用钽 60%~65%的钽用于钽电容器；微处理器和数字信号处 理器的连接材料 高温合金用钽 航空发动机叶片、密封件和喷嘴 武器系统用钽 破甲弹、爆炸成形弹药型罩 包覆材料用钽 高能加速器中钨固体靶的包覆材料
原料： Ta2O5 熔盐电解质： 55.5%MgF2-44.5%CaF2 固体透氧膜： 氧化钇稳定的氧化锆管 高纯氩气作为保护气体 SOM 实验原理图 工艺过程： (1) 在8 MPa下用压样机将Ta2O5粉末压成直径为10mm的圆片体，1150℃下烧结3h， 作为阴极；(2)阳极为氧化钇稳定的氧化锆管内的碳饱和铜液；(3) 当系统温度升高 到设定的实验温度稳定后，在阴阳极之间施加3.5V 的电解电压，电解3h 后停止
Ta
密度(g/cm3) 层裂强度(GPa) 16.6 3.7~4.4
Ta - 10W
16.87 3.5~4.7
Ta- 8W- 2Hf
16.7 3.1
2016/7/6
21
西北院研制的Ta-12W与Ta-10W性能比较
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
2016/7/6
22
Ta-Ti合金丝的再结晶动力学
2016/7/6 18
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
铌粉产率(a) 与钽粉产率(b) 与温度和氢气比率关系 提高反应体系中氢气的比率或反应温度，能够提高铌或钽的产率, 却提高能耗
2016/7/6
19
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
CVD法还原NbCl5 (a)和 TaCl5 (b) 产物的XRD 图
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
拉伸断口中心微观形貌
断口呈暗灰色,无金属光泽,断裂面与
拉伸方向垂直。酸洗和机械抛光(a、b)处
理后,试样缩颈现象明显,整个断口凹凸不 平,断口边缘有较大的拉边,宏观观察没有 发现明显的裂纹源,断口纤维区和裂纹扩
展区分布不明显；磷化和氧化(c、d)处理
后,断面由凹凸不平向平齐转变,缩颈现象 不明显,存在较大的剪切唇区域,裂纹扩展
固体透氧膜(SOM)法
工艺特点：利用透氧膜将熔盐和阳极隔离开，在电压控制下，氧离子 和金属离子定向迁移，达到制备金属的目的。
14
2016/7/6
SOM法制备钽粉
管式钼丝炉
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
阴极：TaOx +2xe = Ta + x O2阳极：x C + xO2- = x CO + 2xe
2016/7/6 13
工业生产钽粉的方法
传统：(1)氟钽酸钾钠热还原法；(2)氧化钽碳热还原法
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
缺点：生产成本高、周期长、效率低、能耗大、污染环境且难以连 续化生产，造成钽及钽合金的价格过高。
传统金属热还原法的FFC 剑桥工艺
缺点：以CaCl2 为熔盐电解质，CaCl2 吸水性强，需在300 ℃左右保 持干燥，实验麻烦；CaCl2 在高温下挥发严重，长时间电解，需持续 添加CaCl2 熔盐，工作效率低，使得整个熔盐体系始终处于不稳定的 动态过程；电解电压不能过高，通常为2.7~3.2 V，同时伴有副反应 发生，降低电流密度和电流效率；以石墨棒为阳极，容易烧损，产 生石墨微粒，可能导致阴阳极之间出现部分电子导电。
1323 K 的电解试样的背散射电子像(BEI)、能谱分析(EDX)和X 射线衍射谱(XRD)
2016/7/6 17
CVD法制备钽粉
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
CVD实验原理图 工艺原理：气相还原法制取超细微粉末是基于均相反应的原理, 以易蒸发 的卤化物(或其他化合物) 为原料, 在一定温度下用还原性气体(如氢气) 还 原卤化物蒸气来制取相应的超细微粉末。 工艺过程：用氩气做载流气来载带氯化物蒸气; 在反应区, 氢气和氯化物 气体充分混合并发生反应; 反应后生成的金属微粒在形核区结晶形核形成 固相后, 在收集区被过滤器阻挡下来并被收集。反应后的尾气经纯水吸收 装置吸收完其中的气体副产物HCl 后排入大气。
CVD法制备铌粉(a) 和钽 粉(b) 的原始产物TEM图
2016/7/6
20
钽基合金材料的性能
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
Ta-10W合金在应变率6.3×102/s下，应变率对合金强度的影响较 大，而对应变和能量的影响较小； Ta、Ta-2.5W、Ta-7.5W、Ta-10W和Ta-8W-2Hf 等合金在应变率 1.3×103～7.0×103/s下，应力—应变关系受应变速率的影响,而 应 变硬化速率随着应变速率的增大显示出不同的特点。
11
西北工业大学 稀有金属材料 与加工课件
初始挤压的钽棒在不同取向的流动应力曲线
纯钽材在圆饼中心处呈现各向异性，且随远离圆饼中心而变弱
2016/7/6