钽的综合介绍.docx

 元素概述钽的质地十分坚硬，硬度可以达到 6-6.5它的熔点高达 2996℃ ，仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异 化学性质钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水 ”都不反应但钽在热的浓硫酸中能被腐蚀，在 150℃以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此温度才会有反应，在 175 度的浓硫酸中 1 年，被腐蚀的厚度为 0.0004 毫米，将钽放入 200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006 毫米在 250 度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为 0.116 毫米，在 300 度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡 1 年，表面被腐蚀 1.368 毫米在发烟硫酸（含 15%的 SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，在 130 度的该溶液里浸泡 1 年，表面被腐蚀的厚度为 15.6 毫米钽在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150 度以上才发生，在 250 度的 85%的磷酸中，浸泡 1 年，表面被腐蚀 20 毫米，另外，钽在氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。

但是钽更害怕强碱，在 110 度 40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100 度就会被迅速溶解除上面所述情况外，一般的无机盐在 150度以下一般不能腐蚀钽实验证明，钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应这样的情况在金属中是比较罕见的但高温下，钽表面的氧化膜被破坏，因此能与多种物质反应，常温下钽能与氟反应在 150 度时，钽对氯溴碘均呈惰性，在 250 度时，钽对干燥的氯气仍然有抗腐蚀能力，在含有水蒸气的氯气中加热到400 度，仍然能保持光亮，在 500 度则开始被腐蚀，在 300 度以上钽与溴反应，对碘蒸汽则当温度达到赤热之前均呈惰性氯化氢在410 度时和钽反应，生产五氯化物，溴化氢则在 375 度与钽反应当加热到 200 度或者更低的温度下，S 能与 Ta 作用，碳及烃类在800-1100 度与钽作用 性质用途钽的线胀系数在 0～100℃之间为 6.5×10-6K-1，超导转变临界温度为 4.38K,原子的热中子吸收截面为 21.3 靶恩在低于 150℃的条件下钽是化学性质最稳定的金属之一。

与钽能起反应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫在室温下与浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中致密的钽在 200℃开始轻微氧化，在 280℃时明显氧化钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽(Ta2O5)钽和氢在 250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3在 800～1200℃ 的真空下，氢从钽中析出钽又恢复塑性钽和氮在 300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；在高于 2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出钽与碳在高于 2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物钽在室温下能与氟反应,在高于 250℃时能与其他卤素反应，生成卤化物 元素用途钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要用途，70 年代末的用量占钽总用量 2/3 以上钽也是制作电子发射管、高功率电子管零件的材料钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨等化学工业金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料钽钨、钽钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控制和调节装备的零件等钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、热屏蔽、加热器和散热片等。

钽可作骨科和外科手术材料碳化钽用于制造硬质合金钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工业中的释热元件和液态金属包套材料氧化钽用于制造高级光学玻璃和催化剂1981 年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件 73%,机械工业 19%，交通运输 6%，其他2% 钽的氧化物五氧化二钽（Ta 2O5）是白色细晶粉末，为两性氧化物，难溶于水，易溶于氢氟酸，可溶于熔融的 NaOH、KOH、K 2S2O7、KHSO 4，但难溶于氢氟酸以外的无机盐Ta 2O5 和氯化剂作用一般生成 TaCl5五氧化二钽在 1000~1200℃时仍保持白色，继续提高温度，则变成灰色已知非晶态的五氧化二钽在 500℃开始结晶生成低温晶体（T型） ，在 830℃时转化为温晶型（M 型） ，超过 830℃时生成高温晶型（H 型）  钽的水合氧化物钽的水合氧化物（氢氧化物）组成为 Ta2O5·nH2O，由于水分子 n 时可变的，因而没有固定的组成钽水和氧化物是两性化合物，不溶于水和稀酸中，但可溶于氢氟酸、草酸、酒石酸、氟硅酸、氨、氢氧化钾等溶液，部分溶于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、铬酸、正磷酸 钽基合金为了改善金属的性能，在金属钽中添加一些难溶金属，以形成钽基合金。

用于改善其耐腐蚀性和在高温下保持其高强度和优良的加工性能包括 Ta-W 系列、Ta40Nb、Ta-8W-2Hf、Ta-222、钽铬合金、钽钨铪合金钽铪合金用于火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强度材料，钽拾钨合金熔点 3080℃，密度 16.6g/m³，具有高温韧性，耐冲击，可在高温 2500℃下使用。