Nióbio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Nióbio

O nióbio é um metal de transição macio, cinza e dúctil, frequentemente encontrado nos minerais pirocloro (a principal fonte comercial de nióbio) e columbita.

Resumo

Elemento	Nióbio
Número atômico	41
Categoria do elemento	Metal de transição
Fase em STP	Sólido
Densidade	8,57 g/cm3
Resistência à tração	275 MPa
Força de rendimento	70 MPa
Módulo de elasticidade de Young	105 GPa
Escala de Mohs	6
Dureza Brinell	740 MPa
Dureza Vickers	1300 MPa
Ponto de fusão	2477 °C
Ponto de ebulição	4744 °C
Condutividade térmica	53,7 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	7,3 µm/mK
Calor específico	0,26 J/gK
Calor de fusão	26,4 kJ/mol
Calor da vaporização	682 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	152
Suscetibilidade Magnética	N/D

Aplicações de Nióbio

O consumo de nióbio é dominado por seu uso como aditivo para aços de baixa liga de alta resistência e aços inoxidáveis ​​para oleodutos e gasodutos, carrocerias de carros e caminhões, requisitos arquitetônicos, aços ferramenta, cascos de navios, ferrovias. No entanto, existem várias outras aplicações para o metal nióbio e seus compostos. Embora o nióbio tenha muitas aplicações, a maioria é usada na produção de aço estrutural de alta qualidade. A segunda maior aplicação do nióbio é em superligas à base de níquel. As ligas de nióbio-estanho são usadas como ímãs supercondutores.

 

 

Produção e preço do Nióbio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Nióbio puro estavam em torno de 180 $/kg.

Em geral, o nióbio é encontrado sempre junto com tântalo, manganês e ferro. Os minérios foram quebrados, moídos e refinados por separação por gravidade ou flotação. O minério de nióbio é posteriormente purificado por tratamento químico subsequente, dependendo da técnica utilizada, o concentrado de nióbio está disponível como óxido, sal ou cloreto. Das 44500 toneladas de nióbio extraídas em 2006, estima-se que 90% foi usado em aço estrutural de alta qualidade. A segunda maior aplicação são as superligas.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Nióbio

Força do Nióbio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Nióbio

A resistência à tração final do Nióbio é de 275 MPa.

Força de rendimento de Nióbio

O limite de escoamento do Nióbio é de 70 MPa.

Módulo de Elasticidade do Nióbio

O módulo de elasticidade de Young do Nióbio é de 70 MPa.

Dureza do Nióbio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Nióbio é de aproximadamente 740 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O  método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza , que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Nióbio é de aproximadamente 1300 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Nióbio tem uma dureza de aproximadamente 6.

Veja também: Dureza dos Materiais

Nióbio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Nióbio é a estrutura cúbica de corpo centrado.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Nióbio

Propriedades Térmicas do Nióbio

Nióbio – Ponto de fusão e ponto de ebulição

O ponto de fusão do Nióbio é 2477 °C.

O ponto de ebulição do Nióbio é 4744 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Nióbio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Nióbio é 53,7 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Nióbio

O coeficiente de expansão térmica linear de Nióbio é de 7,3 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Nióbio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Nióbio é 0,26 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Nióbio é 26,4 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Nióbio é 682 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Nióbio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são conseqüência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Nióbio

A resistividade elétrica do Nióbio é 152 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o nióbio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Nióbio

A suscetibilidade magnética do Nióbio é N/A.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Nióbio em resposta a um campo magnético aplicado.