История

Свойства

Применение

Опыты

         Ниобий

 
    Основное количество ниобия потребляет металлургическая помышленность (в виде феррониобия). Там он используется в качестве присадки к стали (для улучшения её свариваемости), в производстве сварочных электродов и специальных сплавов. Ниобий и его сплавы с титаном, при охлаждении жидким гелием, переходят в сверхпроводящее состояние. Температура их перехода (T_c) не является самой высокой среди остальных сверхпроводников (она составляет примерно 10-20 K). Для сравнения, T_c для керамики YBa₂Cu₃O₇ равна 100K. Но, в отличие от керамики, сплавы ниобия пластичны и из них можно сделать проволоку для намотки катушки электромагнита. Длина такой проволоки, например, в магните ЯМР спектрометра с частотой 250 мегагерц - более 19 километров!


    Иногда ниобий используют в производстве электролитических конденсаторов (как замену более дорогому танталу). В этих конденсаторах электроды изготовлены из спеченного порошка ниобия. Также, порошок ниобия находит некоторое применение в пиротехнике (для изготовления составов-замедлителей, горящих без выделения газов).

 
    Как и большинство металлов, ниобий легко поддается механической обработке. На фото - пруток чистого (99.9%) металлического ниобия, проточенный на токарном станке.

 
    Этот металл можно прокатать в тонкую фольгу. Но, как и в случае с титаном, танталом и некоторыми другими металлами, пластичным является только металл, не содержащий примесей кислорода, азота и других неметаллов. Эти примеси делают ниобий хрупким и ломким.

 
    Одним из методов очистки ниобия является электрорафинирование в солевом расплаве. При таком методе, черновой ниобий погружается в электролит, состоящий из смеси расплавленных хлоридов (иногда фторидов) металлов, и является анодом. На катоде при пропускании тока выделяется чистый металл. Вид осадка зависит от многих факторов: плотности тока, состава электролита, температуры и т.п. Обычно, таким методом получают порошки металла, которые затем применяются в электротехнике (производство конденсаторов). Но иногда, в бывшем СССР, использовался метод, позволяюший получать вот такие очаровательные кристаллы ниобия, которые можно видеть на фото. К сожалению, мне не известны условия, при которых ниобий образуется в таком виде. Так же, я не смог найти каких-либо фирм или поставщиков, могущих продать большее количество таких кристаллов (как мне сообщили, сейчас этот метод уже не используется). Но если у кого-то есть какая-либо информация об этом методе, мне было бы очень интересно узнать подробности, или приобрести еще один кусочек такого ниобия.

 
    На последнем фото - монокристалл ниобия. Как и в случае образцов вольфрама, рения, молибдена и тантала, этот кристалл выращен методом плавающей зоны с очисткой зонной плавкой и нагревом электронным лучом.
    Кристаллографическая ориентация кристалла - <111>, отклонение - 3 градуса. Масса кристалла - примерно 670 грамм.