Hafnija metāla daudzveidība

Lielāko daļu saražotā hafnija izmanto kodolreaktoru vadības stieņu ražošanā.[28]

Paaugstiniet savus projektus ar mūsu Premium hafnija stiepli: precīzi izmēri no 0,8 mm līdz 6 mm izcilai veiktspējai.

Standarti:

Hafnija tehniskie pielietojumi ir ierobežoti dažu faktoru dēļ. Pirmkārt, tas ir ļoti līdzīgs cirkonim, kas ir bagātīgāks elements, ko var izmantot vairumā gadījumu. Otrkārt, tīrs hafnijs nebija plaši pieejams līdz 1950. gadu beigām, kad tas kļuva par blakusproduktu kodolrūpniecības vajadzībām pēc cirkonija, kas nesatur hafniju.

Lietojumprogrammas:

Kodolreaktori

Vairāku hafnija izotopu kodoli var absorbēt vairākus neitronus. Tas padara hafniju par labu materiālu kodolreaktoru vadības stieņiem. Tā neitronu uztveršanas šķērsgriezums (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns)[59] ir aptuveni 600 reižu lielāks nekā cirkonija (citi elementi, kas ir labi neitronu absorbētāji vadības stieņiem, ir kadmijs un bors). Lieliskas mehāniskās īpašības un izcilas izturības pret koroziju īpašības ļauj to izmantot skarbajā spiediena ūdens reaktoru vidē.[28] Vācijas pētniecības reaktors FRM II izmanto hafniju kā neitronu absorbētāju.[60] Arī militārajos reaktoros, jo īpaši ASV jūras kara flotes zemūdeņu reaktoros, reaktoru darbības ātrums ir pārāk augsts.[61][62] Tas reti sastopams civilajos reaktoros, ievērojams izņēmums ir Shippingport atomelektrostacijas pirmais kodols (jūras spēku reaktora pārbūve)[63].

Sakausējumi

Apollo Lunar moduļa hafniju saturošā raķetes sprausla apakšējā labajā stūrī

Hafniju izmanto sakausējumos ar dzelzi, titānu, niobiju, tantalu un citiem metāliem. Sakausējums, ko izmanto šķidro raķešu dzinēju sprauslām, piemēram, Apollo Lunar Moduļu galvenajam dzinējam, ir C103, kas sastāv no 89% niobija, 10% hafnija un 1% titāna.[64]

Nelielas hafnija piedevas palielina aizsargājošo oksīda zvīņu saķeri ar niķeļa bāzes sakausējumiem. Tādējādi tas uzlabo izturību pret koroziju, īpaši cikliskos temperatūras apstākļos, kas mēdz nojaukt oksīda zvīņas, izraisot termisko spriegumu starp beramo materiālu un oksīda slāni.[65][66][67]

Mikroprocesori

Uz hafnija bāzes izgatavotus savienojumus izmanto tranzistoru vārtos kā izolatorus 45 nm (un zemākas) paaudzes Intel, IBM uc integrētajās shēmās.[68][69] Uz hafnija oksīda bāzes izgatavoti savienojumi ir praktiski augstas k dielektriķi, kas ļauj samazināt aizbīdņu noplūdes strāvu, kas uzlabo veiktspēju šādos mērogos.[70][71][72]

Izotopu ģeoķīmija

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) un bieži vien ir hafnija pētījumu uzmanības centrā ģeoloģijā.[77] Hafnijs ir viegli aizvietojams cirkona kristāla režģī un tāpēc ir ļoti izturīgs pret hafnija mobilitāti un piesārņojumu. Cirkonam ir arī ārkārtīgi zema Lu/Hf attiecība, tāpēc sākotnējā lutēcija korekcija ir minimāla. Lai gan Lu/Hf sistēmu var izmantot, lai aprēķinātu "modeļa vecumu", ti, laiku, kurā tā iegūta no konkrēta izotopu rezervuāra, piemēram, noplicinātā apvalka, šiem "vecumiem" nav tādas pašas ģeoloģiskās nozīmes kā citiem. ģeohronoloģiskās metodes, jo rezultāti bieži vien rada izotopu maisījumus un tādējādi nodrošina materiāla vidējo vecumu, no kura tas iegūts.

Granāts ir vēl viens minerāls, kas satur ievērojamu daudzumu hafnija, kas darbojas kā ģeohronometrs. Granātā atrodamās augstās un mainīgās Lu/Hf attiecības padara to noderīgu metamorfisku notikumu datēšanai.

Citi lietojumi

Pateicoties tā karstumizturībai un afinitātei pret skābekli un slāpekli, hafnijs ir labs skābekļa un slāpekļa savācējs ar gāzi pildītās un kvēlspuldzēs. Hafnijs tiek izmantots arī kā elektrods plazmas griešanai, jo tas spēj izdalīt elektronus gaisā.[79]

Augstais enerģijas saturs 178m2Hf bija DARPA finansētās programmas bažas ASV. Šī programma galu galā secināja, ka iepriekšminētā hafnija kodolizomēra 178m2Hf izmantošana, lai izveidotu augstas ražības ieročus ar rentgenstaru iedarbināšanas mehānismiem — inducētas gamma emisijas pielietošana — nebija iespējama tā izmaksu dēļ. Skatīt hafnija strīdus.

Hafnija metallocēna savienojumus var pagatavot no hafnija tetrahlorīda un dažādām ciklopentadiēna tipa ligandu sugām. Varbūt vienkāršākais hafnija metallocēns ir hafnocēna dihlorīds. Hafnija metallocēni ir daļa no lielas 4. grupas pārejas metālu metallocēna katalizatoru kolekcijas [80], ko visā pasaulē izmanto poliolefīna sveķu, piemēram, polietilēna un polipropilēna, ražošanā.

Piridilamido hafnija katalizatoru var izmantot kontrolētai izo-selektīvai propilēna polimerizācijai, ko pēc tam var apvienot ar polietilēnu, lai iegūtu daudz stingrāku pārstrādātu plastmasu.

Hafnija diselenīds tiek pētīts spintronikā, pateicoties tā lādiņa blīvuma vilnim un supravadītspējai.