Sobre el Hafnio
El hafnio es un metal de transición tetravalente de color gris plateado brillante, el hafnio se parece químicamente al circonio y se encuentra en muchos minerales de circonio. La gran sección transversal de captura de neutrones del hafnio lo convierte en un buen material para la absorción de neutrones en las barras de control de las centrales nucleares, pero al mismo tiempo requiere que se elimine de las aleaciones de circonio resistentes a la corrosión transparentes a los neutrones que se utilizan en los reactores nucleares.
Resumen
| Elemento | Hafnio |
| Número atómico | 72 |
| Categoría de elemento | Metal de transición |
| Fase en STP | Sólido |
| Densidad | 13,31 g / cm3 |
| Resistencia a la tracción | 480 MPa |
| Límite de elastacidad | 125 MPa |
| Módulo de Young | 78 GPa |
| Escala de Mohs | 5,5 |
| Dureza Brinell | 1700 MPa |
| Dureza Vickers | 1700 MPa |
| Punto de fusion | 2227 ° C |
| Punto de ebullición | 4600 ° C |
| Conductividad térmica | 23 W / mK |
| Coeficiente de expansión térmica | 5,9 µm / mK |
| Calor especifico | 0,14 J / g K |
| Calor de fusión | 24,06 kJ / mol |
| Calor de vaporización | 575 kJ / mol |
| Resistividad eléctrica [medidor de nanoOhmios] | 331 |
| Susceptibilidad magnética | + 75e-6 cm ^ 3 / mol |
Aplicaciones del Hafnio
El hafnio tiene buenas propiedades de absorción de neutrones y, por lo tanto, se usa en barras de control en reactores nucleares, pero al mismo tiempo requiere que se elimine de las aleaciones de circonio resistentes a la corrosión transparentes a los neutrones que se usan en los reactores nucleares. Mientras que el nitruro de hafnio es el más refractario de todos los nitruros metálicos, el carburo de hafnio es el más refractario de todos los materiales binarios. Con un punto de fusión de aproximadamente 3900 ° C, es uno de los compuestos binarios más refractarios conocidos. El hafnio se ha aleado con éxito con varios metales, incluidos hierro, titanio y niobio.
Producción y precio del Hafnio
Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del hafnio puro rondaron los 1200 $ / kg.
Los depósitos de mineral de arenas minerales pesadas de los minerales de titanio ilmenita y rutilo producen la mayor parte del circonio extraído y, por lo tanto, también la mayor parte del hafnio. El circonio es un buen metal de revestimiento de barras de combustible nuclear, con las propiedades deseables de una sección transversal de captura de neutrones muy baja y una buena estabilidad química a altas temperaturas. Sin embargo, debido a las propiedades de absorción de neutrones del hafnio, las impurezas de hafnio en el circonio harían que fuera mucho menos útil para aplicaciones de reactores nucleares. Por lo tanto, es necesaria una separación casi completa de circonio y hafnio para su uso en la energía nuclear. La producción de circonio sin hafnio es la principal fuente de hafnio.
Fuente: www.luciteria.com
Propiedades mecánicas del Hafnio
Resistencia del Hafnio
En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.
Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).
Ver también: Resistencia de los materiales
Resistencia máxima a la tracción del Hafnio
La resistencia máxima a la tracción del hafnio es de 480 MPa.
Límite de elastacidad del Hafnio
El límite elástico del hafnio es de 125 MPa.
Módulo de Young del Hafnio
El módulo de Young del hafnio es de 125 MPa.
Dureza del Hafnio
En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La prueba de dureza Brinell es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.
La dureza Brinell del hafnio es de aproximadamente 1700 MPa.
El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.
La dureza Vickers del hafnio es de aproximadamente 1700 MPa.
La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de dureza mineral de Mohs se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.
El hafnio tiene una dureza de aproximadamente 5,5.
Ver también: dureza de materiales
Hafnio – Estructura de cristal
Una posible estructura cristalina del hafnio es una estructura compacta hexagonal .
En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.
Ver también: Estructura cristalina de materiales
Estructura cristalina de Hafnio
Resistencia de los elementos
Elasticidad de los elementos
Dureza de los elementos
Propiedades térmicas del Hafnio
Hafnio: punto de fusión y punto de ebullición
Punto de hafnio de fusión es de 2227 ° C .
Punto de hafnio de ebullición es 4600 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.
Hafnio – Conductividad térmica
La conductividad térmica del hafnio es 23 W / (m · K).
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica , k (o λ), medida en W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción . Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
Coeficiente de expansión térmica del Hafnio
El coeficiente de expansión térmica lineal del hafnio es de 5,9 µm / (m · K)
La expansión térmica es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.
Hafnio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización
El calor específico de hafnio es 0,14 J / g K .
La capacidad calorífica es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la capacidad calorífica se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.
El calor latente de fusión del hafnio es 24,06 kJ / mol .
El calor latente de vaporización del hafnio es 575 kJ / mol .
El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía descompone las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.
Punto de fusión de los elementos
Conductividad térmica de los elementos
Expansión térmica de elementos
Capacidad calorífica de los elementos
Calor de fusión de elementos
Calor de vaporización de elementos
Hafnio – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética
La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.
Ver también: Propiedades eléctricas
La propiedad magnética se refiere a la respuesta de un material a un campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un campo magnético externo y los momentos dipolares magnéticos de los átomos constituyentes . Los diferentes materiales reaccionan a la aplicación del campo magnético de manera diferente .
Ver también: Propiedades magnéticas
Resistividad eléctrica del Hafnio
La resistividad eléctrica del hafnio es 331 nΩ⋅m .
La conductividad eléctrica y su inversa, la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el hafnio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.
Susceptibilidad magnética del Hafnio
La susceptibilidad magnética del hafnio es + 75e-6 cm ^ 3 / mol .
En electromagnetismo, la susceptibilidad magnética es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del hafnio en respuesta a un campo magnético aplicado.
Resistividad eléctrica de elementos
Susceptibilidad magnética de elementos
Otras propiedades del Hafnio
