碳化鉿

用途：非常適用於火箭噴嘴,可作重返大氣層宇宙火箭的鼻錐部位.用於陶瓷等行業。

性質：密度12.7g/cm3，熔點3890℃，是已知單一化合物中熔點最高者。體積電阻率1.95×10-4Ω·cm(2900℃)，熱膨脹係數6.73×10-6/℃。通常用二氧化鉿(HfO2)與碳在惰性或還原性氣氛中合成粉末，反應温度1900～2300℃碳化鉿能與許多化合物(如ZrC、TaC等)形成固溶體。具有高熔點和高彈性係數,良好的電熱傳導性,小的熱膨脹和好的衝擊性能.

在自然界中，鉿常與鋯共生，含鋯的礦物中都含鉿，鉿與鋯呈類質同像，鉿主要賦存在鋯英石中。工業上用的鋯石中含HfO2量為0.5-2%。次生鋯礦石中的鈹鋯石含HfO2可以高達15%。還有一種變質鋯石曲晶石，含HfO2達5%以上。後兩種礦物的儲量少，工業上尚未採用。鉿主要由生產鋯的過程中回收。

鉿的冶煉與鋯基本相同，一般分五步。第一步為礦石的分解，有三種方法：①鋯石氯化得(Zr,Hf)Cl4。②鋯石的鹼熔，鋯石與NaOH在600℃左右熔融，有90%以上的(Zr,Hf)O2轉變為Na2(Zr,Hf)O3，其中的SiO2變成Na2SiO3，用水溶除去。Na2(Zr,Hf)O3用HNO3溶解後可作鋯鉿分離的原液，但因含有SiO2膠體，給溶劑萃取分離造成困難。③用K2SiF6燒結，水浸後得K2(Zr,Hf)F6溶液。溶液可以通過分步結晶分離鋯鉿。第二步為鋯鉿分離，可用鹽酸-MIBK（甲基異丁基酮）系統和HNO3-TBP(磷酸三丁酯)系統的溶劑萃取分離方法。利用高壓下(高於20大氣壓)HfCl4和ZrCl4熔體蒸氣壓的差異而進行多級分餾的技術早有研究，可省去二次氯化過程，降低成本。但由於(Zr，Hf)Cl4和HCl的腐蝕問題，既不易找到合適的分餾柱材質，又會使ZrCl4和HfCl4質量降低，增加提純費用。第三步為HfO2的二次氯化以製得還原用粗HfCl4。第四步為HfCl4的提純和加鎂還原。本過程與ZrCl4的提純和還原相同，所得半成品為粗海綿鉿。第五步為真空蒸餾粗海綿鉿，以除去MgCl2和回收多餘的金屬鎂，所得成品為海綿金屬鉿。如還原劑不用鎂而用鈉，則第五步改為水浸。

海綿鉿自坩堝中取出時要格外小心，以免自燃。大塊海綿鉿要破碎成一定尺寸的小塊，以便壓成自耗電極，再熔鑄成錠。破碎時也應防止自燃。海綿鉿的進一步提純與鈦和鋯一樣，用碘化物熱分解法。控制條件與鋯略有不同，在碘化罐四周的海綿鉿小塊,保持温度為600℃，而中心的熱絲温度為1600℃，比製取鋯的“結晶棒”時的1300℃為高。鉿的加工成型包括鍛造、擠壓、拉管等步驟，與加工鋯的方法一樣。

鉿的主要用途是製作原子核反應堆的控制棒。純鉿具有可塑性、易加工、耐高温抗腐蝕，是原子能工業重要材料。鉿的熱中子捕獲截面大，是較理想的中子吸收體，可作原子反應堆的控制棒和保護裝置。鉿粉可作火箭的推進器。在電器工業上可製造X射線管的陰極。鉿的合金可作火箭噴嘴和滑翔式重返大氣層的飛行器的前沿保護層，Hf-Ta合金可製造工具鋼及電阻材料。在耐熱合金中鉿用作添加元素，例如鎢、鉬、鉭的合金中有的添加鉿。HfC由於硬度和熔點高，可作硬質合金添加劑。4TaC·HfC的熔點約為4215℃，為已知的熔點最高的化合物。

通常用二氧化鉿與碳在惰性或還原性氣氛中合成粉末，反應温度1900-2300℃，用熱壓燒結法或熱等靜壓法制出高密度陶瓷樣品。