Sobre el Niobio
El niobio es un metal de transición blando, gris y dúctil, que a menudo se encuentra en los minerales pirocloro (la principal fuente comercial de niobio) y columbita.
Resumen
| Elemento | Niobio |
| Número atómico | 41 |
| Categoría de elemento | Metal de transición |
| Fase en STP | Sólido |
| Densidad | 8,57 g / cm3 |
| Resistencia a la tracción | 275 MPa |
| Límite de elastacidad | 70 MPa |
| Módulo de Young | 105 GPa |
| Escala de Mohs | 6 |
| Dureza Brinell | 740 MPa |
| Dureza Vickers | 1300 MPa |
| Punto de fusion | 2477 ° C |
| Punto de ebullición | 4744 ° C |
| Conductividad térmica | 53,7 W / mK |
| Coeficiente de expansión térmica | 7,3 µm / mK |
| Calor especifico | 0,26 J / g K |
| Calor de fusión | 26,4 kJ / mol |
| Calor de vaporización | 682 kJ / mol |
| Resistividad eléctrica [medidor de nanoOhmios] | 152 |
| Susceptibilidad magnética | N / A |
Aplicaciones del Niobio
El consumo de niobio está dominado por su uso como aditivo de acero de baja aleación de alta resistencia y acero inoxidable para oleoductos y gasoductos, carrocerías de automóviles y camiones, requisitos arquitectónicos, aceros para herramientas, cascos de barcos, vías de ferrocarril. Sin embargo, existen otras aplicaciones para el niobio metálico y sus compuestos. Aunque el niobio tiene muchas aplicaciones, la mayoría se utiliza en la producción de acero estructural de alta calidad. La segunda aplicación más importante del niobio se encuentra en las superaleaciones a base de níquel. Las aleaciones de niobio y estaño se utilizan como imanes superconductores.
Producción y precio del Niobio
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 niobio puro rondaron los 180 $ / kg.
En general, el niobio se encuentra siempre junto con el tantalio, el manganeso y el hierro. Los minerales se rompieron, trituraron y refinaron mediante separación por gravedad o flotación. El mineral de niobio se purifica aún más mediante un tratamiento químico posterior, dependiendo de la técnica utilizada, el concentrado de niobio está disponible como óxido, sal o cloruro. De las 44.500 toneladas de niobio extraídas en 2006, se estima que el 90% se utilizó en acero estructural de alta calidad. La segunda aplicación más importante son las superaleaciones.
Fuente: www.luciteria.com
Propiedades mecánicas del Niobio
Resistencia del Niobio
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 Niobio
La resistencia máxima a la tracción del niobio es 275 MPa.
Límite de elastacidad del Niobio
El límite elástico del niobio es de 70 MPa.
Módulo de Young del Niobio
El módulo de Young del niobio es de 70 MPa.
Dureza del Niobio
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 las 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 niobio es de aproximadamente 740 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 niobio es de aproximadamente 1300 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 niobio tiene una dureza de aproximadamente 6.
Ver también: dureza de materiales
Niobio – Estructura cristalina
Una posible estructura cristalina del niobio es la estructura cúbica centrada en el cuerpo .
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 del Niobio
Resistencia de los elementos
Elasticidad de los elementos
Dureza de los elementos
Propiedades térmicas del Niobio
Niobio: punto de fusión y punto de ebullición
Punto de niobio de fusión es de 2477 ° C .
Punto de niobio de ebullición es 4744 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.
Niobio – Conductividad térmica
La conductividad térmica del niobio es 53,7 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 Niobio
El coeficiente de expansión térmica lineal del niobio es de 7,3 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.
Niobio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización
El calor específico de niobio es 0,26 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 niobio es 26,4 kJ / mol .
El calor latente de vaporización del niobio es 682 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
Niobio – 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 Niobio
La resistividad eléctrica del niobio es 152 nΩ⋅m .
La conductividad eléctrica y su inversa, la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el niobio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.
Susceptibilidad magnética del Niobio
Susceptibilidad magnética de niobio es N / A .
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 niobio en respuesta a un campo magnético aplicado.
Resistividad eléctrica de elementos
Susceptibilidad magnética de elementos
Otras propiedades del Niobio
