Примене ниобијума

Jan 30, 2024 Остави поруку

Суперпроводне апликације
Одавно је откривено да када температура падне на близу апсолутне нуле, хемијска својства неких супстанци се нагло мењају, постајући „суперпроводник” без готово никаквог отпора. Температура на којој супстанца почиње да има ово јединствено својство "суперпроводљивости" назива се критична температура. Непотребно је рећи да критична температура различитих супстанци није иста.


Знате, до ултраниских температура је тешко доћи, и људи плаћају огромну цену за њих, а што се више приближавате апсолутној нули, то је већа цена коју морате да платите. Стога је наш захтев за суправодљиве супстанце, наравно, да што је виша критична температура, то боље.


Постоји много елемената са суправодљивим својствима, а ниобијум је онај са највишом критичном температуром. Легуре направљене од ниобијума, са критичном температуром до 18,5 до 21 степен апсолутне температуре, су тренутно најважнији суперпроводни материјали.


Људи су једном урадили такав експеримент: метални прстен од ниобијума који је био хладан до суперпроводног стања, повезан са електричном струјом, а затим искључен из струје, а затим затворио цео сет инструмената како би одржао ниску температуру. Две и по године касније, људи су укључили инструмент и открили да струја у ниобијумском прстену и даље тече, а јачина струје је била скоро потпуно иста као када је први пут примењена електрична енергија!


Из овог експеримента се може видети да суправодљиви материјали готово да не губе струју. Ако користите суперпроводни кабл за пренос електричне енергије, јер нема отпор, неће бити губитка енергије када струја прође, тако да ће ефикасност преноса бити знатно побољшана.


Неко је осмислио брзи маглев воз, који на точковима има уграђене суперпроводне магнете, тако да цео воз може да лебди на прузи десетак центиметара. На овај начин нема више трења између воза и колосека, смањујући отпор кретања напред. Маглев воз који превози 100 људи може да достигне брзину већу од 500 километара на сат са само 100 коњских снага.
Са 20-километарским каишем од ниобијум-калаја, намотаним око прирубнице точка пречника 1,5 метара, намотаји могу да генеришу јако и стабилно магнетно поље, довољно да подигну тежину од 122 килограма и левитирају то у простору магнетног поља. Ако би се ово магнетно поље користило у реакцији термонуклеарне фузије, а моћна реакција термонуклеарне фузије могла би се контролисати, било би могуће обезбедити нам велику и готово бескрајну залиху јефтине електричне енергије.
Генератор једносмерне струје је некада био направљен од суперпроводног материјала ниобијум-титанијум. Има много предности, као што су мала величина, мала тежина, ниска цена, а производи сто пута више електричне енергије од обичних генератора исте величине.


Суперлегуре
Велики део светског ниобијума користи се у чистом металном стању или у облику ферониобијума високе чистоће и легура ниобијум-никл за производњу суперлегура на бази никла, хрома и гвожђа. Ове легуре се користе у млазним моторима, гаснотурбинским моторима, компонентама ракета, турбопуњачима и опреми за сагоревање отпорном на топлоту. Ниобијум формира фазу у структури зрна суперлегура. Ове легуре углавном садрже до 6,5% ниобијума. Инцонел 718 легура је једна од легура на бази ниобија која садржи никл са 50% никла, 18,6% хрома, 18,5% гвожђа, 5% ниобијума, 3,1% молибдена, 0,9% титанијума и 0,4% алуминијума. Примене укључују коришћење као врхунски материјал за оквир авиона, као што је програм Гемини.


Легуре на бази ниобијума
Ц-103 је легура ниобијума која садржи 89% ниобијума, 10% хафнијума и 1% титанијума, и може се користити у течним ракетним потисним млазницама, као што је главни мотор лунарног модула Аполо. Аполло сервисни модул користи другу легуру ниобијума. Пошто ниобијум почиње да оксидира изнад 400 степени, на његову површину се мора нанети заштитни премаз како би се спречило да постане ломљиво.


Медицинске апликације
Ниобијум такође заузима важну позицију у хируршком лечењу, не само да се може користити за производњу медицинских уређаја, већ је и добар "биолошки адаптациони материјал", јер има одличну отпорност на корозију, неће комуницирати са различитим течним супстанцама у људском телу. , и готово у потпуности не оштећује телесна ткива организама, може се прилагодити било којој методи стерилизације, тако да се може дуго комбиновати са органским ткивима и нешкодљиво остати у људском телу.