Hafnium metalli mitmekülgsed rakendused

Suurem osa toodetud hafniumist kasutatakse tuumareaktorite kontrollvarraste valmistamisel.[28]

Suurendage oma projekte meie esmaklassilise hafniumtraadiga: täppismõõdud 0,8 mm kuni 6 mm tagavad suurepärase jõudluse.

Standardid:

Hafniumil on mõne teguri tõttu piiratud tehnilised rakendused. Esiteks on see väga sarnane tsirkooniumiga, rikkalikuma elemendiga, mida saab enamikul juhtudel kasutada. Teiseks oli puhas hafnium laialdaselt saadaval alles 1950. aastate lõpus, kui sellest sai tuumatööstuse vajaduse kõrvalsaadus hafniumivaba tsirkooniumi järele.

Rakendused:

Tuumareaktorid

Mitme hafniumi isotoobi tuumad võivad igaüks neelata mitut neutronit. See muudab hafniumi heaks materjaliks tuumareaktorite kontrollvarraste jaoks. Selle neutronite püüdmise ristlõige (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barni)[59] on umbes 600 korda suurem tsirkooniumi omast (teised elemendid, mis on juhtvarraste jaoks head neutronite neelajad, on kaadmium ja boor). Suurepärased mehaanilised omadused ja erakordsed korrosioonikindlusomadused võimaldavad seda kasutada surveveereaktorite karmis keskkonnas.[28] Saksamaa uurimisreaktoris FRM II kasutatakse hafniumi neutronite absorbeerijana.[60] Samuti on tavaline sõjalistes reaktorites, eriti USA mereväe allveelaevade reaktorites, aeglustada reaktori kiirust, mis on liiga kõrge.[61][62] Seda leidub harva tsiviilreaktorites, märkimisväärne erand on Shippingporti aatomielektrijaama esimene südamik (mereväe reaktori ümberehitus).

Sulamid

Apollo Lunar Module'i hafniumi sisaldav raketiotsik paremas alanurgas

Hafniumi kasutatakse raua, titaani, nioobiumi, tantaali ja muude metallidega sulamites. Sulam, mida kasutatakse näiteks Apollo Lunar Modules'i peamootori vedelikraketi tõukuri düüside jaoks, on C103, mis koosneb 89% nioobiumist, 10% hafniumist ja 1% titaanist.[64]

Väikesed hafniumilisandid suurendavad kaitsva oksiidikihi nakkumist niklipõhistel sulamitel. See parandab seega korrosioonikindlust, eriti tsüklilistes temperatuuritingimustes, mis kipuvad purustama oksiidikihi, tekitades puistematerjali ja oksiidikihi vahel termilisi pingeid.[65][66][67]

Mikroprotsessorid

Hafniumipõhiseid ühendeid kasutatakse transistoride väravates isolaatoritena Inteli, IBMi jt 45 nm (ja alla selle) põlvkonna integraallülitustes.[68][69] Hafniumoksiidil põhinevad ühendid on praktilised kõrge k dielektrikud, mis võimaldavad vähendada paisu lekkevoolu, mis parandab jõudlust sellistel skaalal.[70][71][72]

Isotoopide geokeemia

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10,000 ppm) ja see on sageli geoloogia hafniumiuuringute keskmes.[77] Hafnium on kergesti asendatav tsirkoonkristallvõrega ja on seetõttu väga vastupidav hafniumi liikuvusele ja saastumisele. Tsirkoonil on ka äärmiselt madal Lu/Hf suhe, mis muudab esialgse luteetiumi korrigeerimise minimaalseks. Kuigi Lu/Hf süsteemi saab kasutada mudeli vanuse arvutamiseks, st aja, mil see tuletati antud isotoopreservuaarist, näiteks ammendatud vahevööst, ei oma need "vanused" samasugust geoloogilist tähtsust kui teised. geokronoloogilised meetodid, kuna tulemused annavad sageli isotoopsegusid ja annavad seega materjali, millest see tuletati, keskmise vanuse.

Granaat on veel üks mineraal, mis sisaldab märkimisväärses koguses hafniumi ja toimib geokronomeetrina. Granaadis leiduvad kõrged ja muutlikud Lu/Hf suhted muudavad selle kasulikuks metamorfsete sündmuste dateerimisel.

Muud kasutusalad

Tänu oma kuumakindlusele ning afiinsusele hapniku ja lämmastiku suhtes on hafnium hea hapniku ja lämmastiku püüdja ​​gaasiga täidetud ja hõõglampides. Hafniumi kasutatakse ka elektroodina plasmalõikamisel, kuna see suudab elektrone õhku heita.[79]

Kõrge energiasisaldus 178m2Hf oli USA-s DARPA rahastatud programmi murekoht. See programm jõudis lõpuks järeldusele, et ülalmainitud 178 m2Hf hafniumi tuumaisomeeri kasutamine suure tootlikkusega relvade ehitamiseks koos röntgenikiirguse käivitamise mehhanismidega – indutseeritud gammakiirguse rakendamine – oli selle kulu tõttu teostamatu. Vaadake hafniumi poleemikat.

Hafniummetallotseeni ühendeid saab valmistada hafniumtetrakloriidist ja erinevatest tsüklopentadieeni tüüpi ligandiliikidest. Võib-olla on kõige lihtsam hafniummetallotseen hafnotseendikloriid. Hafniummetallotseenid on osa 4. rühma siirdemetallide metallotseenkatalüsaatorite suurest kollektsioonist [80], mida kasutatakse kogu maailmas polüolefiinvaikude, nagu polüetüleen ja polüpropüleen, tootmiseks.

Püridüülamidohafniumkatalüsaatorit saab kasutada propüleeni kontrollitud isoselektiivseks polümerisatsiooniks, mida saab seejärel kombineerida polüetüleeniga, et saada palju sitkem ringlussevõetud plastik.

Hafniumdiseleniidi uuritakse spintroonikas tänu selle laengutiheduse lainele ja ülijuhtivusele.