Раздел: Дом. Быт. Техника. Строительство. Сельское и приусадебное хозяйство

— химический элемент V гр. периодической системы Менделеева; п. н. 41, ат. в. 92,906. Природный изотоп Nb93. Важнейший искусственный радиоактивный изотоп Nb95 получается при делении урана. Ниобий (в США ранее было принято назв. колумбий) — тугоплавкий металл серо-стального цвета. Строение внешней электронной оболочки атома Н : 4с?45s1. Сткрыт в 1801. В виде металла впервые получен в 1907. Содержание ниобия в земной коре превышает 2-10 ~3 вес. %. В свободном виде в природе не встречается, почти всегда ассоциирован с танталом, изоморфно замещающим ниобий в минералах. Осн. пром. минералы: пирохлор и лопарит (титанониобаты Na, Са, редкоземельных элементов), колумбит (танталониобат Fe и Мп) и др. Известны месторождения ниобиевых руд в Нигерии, Уганде, Кении, Танганьике, Конго, Канаде, Норвегии. Полагают, что его запасы (за рубежом) составляют 30% запасов циркония и в 10 раз больше запасов молибдена и тантала. Руды обычно комплексные, бедные ниобием, содержание Nb2Os в них составляет 0,05—0,5, реже 2%. Руды обогащают гравитационными и др. методами. Пирохлоровые рудные концентраты СССР содержат не менее 37, лопарито- вые 8, колумбитовые 30—60% Nb205, а также Та и вредные при переработке на металлич. Н. примеси Ti, Si, Sn и др. Путем алюмино- или силикотермич. восстановления из концентратов получают фер- рониобий (40—50% Nb) и ферротантало- ниобий для произ-ва спец. сталей. Для получения металлич. Н. рудные концентраты перерабатывают в три стадии: вскрытие, разделение ниобия и тантала с получением их чистых химич. соединений, получение и рафинирование ниобия. Вскрытие производят хлорированием, обработкой плавиковой к-той, сплавлением со щелочными или кислыми плавнями. Соединения ниобия и тантала переводят затем в раствор. Из плавиково- кислых растворов при добавлении солей калия осаждают фторотанталат калия K2TaF„ а комплексный фторид Н.— K2NbOF5 остается в растворе, но лучше разделять Н. и тантал и очищать их от примесей избират. экстракцией органич. растворителями (трибутилфосфат и т. п.) или ректификацией высших хлоридов. Наиболее важными химич. соединениями Н., из к-рых восстанавливают металл, являются пятиокись Nb2Os, фторониобат калия K2NbF7 и хлорид NbCl5. Одним из осн. пром. методов произ-ва Н. является карботермический. Применяют также натриетер- мич. восстановление фторониобата калия, возможен электролиз расплавленных солей и окислов, восстановление хлорида водородом и др. методы получения порошка Н.

Штабики, спрессованные из порошка, карботермич. или натриетермич. технич. Н., спекают в вакууме до 2300°, проковывают на холоде, отжигают в вакууме при 2100—2200°, получая плотные мягкие заготовки, пригодные для обработки давлением на холоде в прутки, пластины, ленту, фольгу, проволоку, трубы и т. п. Крупные заготовки для прессования труб и др. полуфабрикатов больших размеров получают переплавкой спеченного Н. в дуговой печи в вакууме. В последние годы переплавкой в электроннолучевой печи в вакууме 1-Ю-4—1-10мм рт. ст. получают ниобий высокой чистоты. Этот метод становится осн. пром. методом выплавки слитков ниобия. При переплавке в вакууме происходит испарение примесей, упругость паров к-рых значительно выше упругости паров ниобия. Раскисление ниобия происходит в основном за счет испарения низших окислов Н. и только часть кислорода может быть удалена в виде окиси углерода. Значит, влияние на процесс рафинирования Н. при дуговой и электроннолучевой плевке оказывает время пребывания металла в жидком состоянии и разрежение над расплавленным металлом. Из слитков горячей деформацией изготовляют: сутунки, прутки, трубные заготовки и др. полуфабрикаты. Из литого Н. методом электродуговой и электроннолучевой переплавки с гарнисажем можно получать фасонные отливки. Монокристаллы ниобия получают бестигельной плавкой с электроннолучевым нагревом. Произ-во и применение ниобия быстро возрастают. США, напр., в 1958 произвели 12,8 т чистого Н., в 1959—22,5 га, в 1961—114 т (производственные мощности созданы на 300 га), в 1970 предполагают выпустить 9000 т. По др. данным, произ-во Н. в капитали- стич. странах за 2 года возрастет до 1000 га, а за 5 лет — до 10 000 т в год. Стоимость кг Н. при этом снизится до И долл. (он станет дешевле циркония и молибдена), в то время как кг Н. стоил в 1956 220—275 долл. Помимо Н., выпускается большое количество феррониобия и ферротанталнио- бия. 60% всего Н. в 1955—56 США использовали (в виде ферросплавов) в произ-ве нержавеющих и др. сталей, до 30% для спец. сплавов и до 10% в виде карбида, чистого металла и проч. Наиболее перспективные области применения металлич. Н. связаны с высокими темп-рами. Н.—один из осн. компонентов мн. жаропрочных сплавов, он применяется для изготовления деталей реактивных двигателей и ракет, в химич. аппаратостроении, металлургии и радиоэлектронике. Ниобий и его сплавы с танталом во мн. случаях заменяют дефицитный тантал. Значение ниобия для новой техники определяется его ценными св-вами.

Механич. св-ва ниобия зависят также от состояния металла. Прочностные и пластич. св-ва литого ниобия ниже, чем деформированного. На прочность и пластичность влияет наклеп. С увеличением степени наклепа аь повышается, а 6 падает. Ввиду высокой окисляемости Н. и способности насыщаться газами выше 200° все испытания механич. св-в, а также термообработка проводятся в среде нейтральных газов (аргон, гелий) или в вакууме.

Ниобий окисляется на воздухе при темп-ре выше 200° (в виде порошка — при 150°), взаимодействует с азотом при 400°, с водородом — при 250°. Предел растворимости кислорода в ниобие при 1200° равен 0,52, азота 0,05, углерода 0,014 вес. %. На ниобий

практически не действуют жидкие металлы (Na, К, Li, Bi, Hg, Pb, Sn), большинство к-т и др. сильно агрессивные водные средства (см. Коррозия ниобия). В кислых электролитах на Н. образуется анодная окисная пленка с высокими диэлектрич. хар-ками. Ниобий при соприкосновении с живой тканью организма не вызывает воспалит, реакции Чрезвычайно важна способность ниобия образовывать сплавы со мн. редкими и цветными металлами. Ниобий легко подвергается обработке на холоде давлением и резанием. Эффективными методами сварки ниобия с ниобием и др. металлами являются электроннолучевая и аргонодуговая сварки.

Лит.: Самсонов Г. В., Константинов В. И., Тантал и ниобий, М., 1959; Кол- чин О. П., Ниобий и тантал, М., 1959; Захаров а Г. В. [и др.], Ниобий и его сплавы, Л.„ 1961; Ниобий и тантал. Сб. ст., под ред. О. П.Колчина, М., 1960; Miller G. L., Tantalum and niobium, L., 1959; Columbium metallurgy, ecL D. L. Douglass and F. W. Kunz, N. Y.—L., 1960; Refractory metals and alloys, ed. M. Semchyshen and J. J. Harwood, N. Y.-L., 1960; Rare metals; handbook, 2 ed., ed. Ch. A. Hampel, L., 1961.

  КОРРОЗИЯ НИОБИЯ. Ниобий. Растворимость азота в ниобии

  НЕРЖАВЕЮЩАЯ АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ — сталь, легированная хромом ...

  Сварка стыков труб из дисперсионно-твердеющих сталей. Стали с ...

  Точильно-шлифовальные станки безвольфрамовые твердые сплавы на ...

  БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Танталовая кислота Тантал химический элемент