Ниобий (Nb)

[niobium] [от имени Ниобы (греч Niobe) — дочери мифологического Тантала: из-за сходства свойств ниобия и тантала)] химический элемент; символ Nb (латинское Niobium), атомный номер 41, атомная масса 82,91. Ниобий — светло-серый металл, химически стойкий; плотность 8570 кг/м³; t_пл = 2500 °С. Ниобий-редкий элемент, один из основных компонентов многих жаропрочных и коррозионностойких сплавов. В виде сплава с Fe (феррониобия) или с Si (силикониобия) вводят в специальные стали.
— элемент V группы Периодической системы; атомный номер 41; атомная масса 92,9064; металл серо-стального цвета, имеет один природный изотоп ⁹³Nb. Был открыт в 1801 г. английским ученым Ч. Хатчетом в минерале, найденном в Колумбии, и назван им колумбием. В 1844 г. немецкий химик Г. Розе обнаружил новый элемент и назвал его ниобием. Позднее было установлено, что «ниобий» — тот же элемент, что и колумбий. Среднее содержание Nb в земной коре (кларк) 2 • 10^-3 маc. %. Известно 23 минерала Nb, в которых он обычно связан с РЗЭ и с Та, Ti, Ca, Na, Fe, Ba. Главные промышленные минералы — колумбит (Fe, Mn)(Nb, Та)₂О₆, содержащий 50-76 % Nb₂O₅, и пирохлор (Са, Na)₂(Nb, Та, Ti)₂O₆, в котором Nb₂O₅ coставляет от 40 до 70 %; меньшее значение имеют фергусонит Y(Nb, Ta)O4 (38-58 % МЬ2О5), эвксенит Y(Nb, Ti, Ta)₂O₆ (21-34 % Nb₂O₅) и лопарит (Na, Ce, Ca)(Ti, Nb, Ta)O, (7-20 % Nb₂O₅). Минимальные содержания, при которых рентабельно разрабатывать коренные Nb-руды, ~ 0,15-0,2 % Nb₂O₅. Nb кристаллизируется с ОЦК решеткой (а = 329,4 пм); γ_{20 °С} = 8,57 г/см³; t_пл = 2500 °С; t_кип = 4927 °С; λ = 51,4 и 56,2 Вт/(м • К) соответственно при О и 600 °С; ρ_{0 °С} = 15,22 • 10^-8 Ом • м; температуpa перехода в сверхпроводящее состояние 9,25 К. Nb парамагнитен. Чистый Nb легко обрабатывается давлением при 20 °С и сохраняет удовлетворительные механические свойства при высоких температурах; σ_в 342 и 312 М Па при 20 и 800 °С соответственно. НВ чистого Nb 450 МПа, технического 750-1800 МПа. Примеси некоторых элементов, особенно Н₂, N, О₂ и С сильно ухудшают пластичность и повышают свойства Nb. По химическим свойствам Nb близок к Та. Компактный Nb заметно окисляется на воздухе только выше 200 °С. На Nb действуют: хлор (> 200 °С), водород (> 250 °С), азот (> 400 °С). Практически не взаимодействует Nb с очищенными от кислорода жидкими Na, К и их сплавами; Li, Bi, Pb, Hg, SH, применяемые в качестве жидкометаллических теплоносителей в атомных реакторах. Nb устойчив к действию многих кислот и солей. На него не действуют царская водка, соляная и серная кислоты (при 20 °С), азотная, фосфорная, хлорная кислоты, водные растворы аммиака. Наиб, устойчивы соединения Nb⁵⁺, но известны и соединения со степенью окисления +4, +3, +2, +1. Большая часть рудных Nb-концентратов перерабатывается алюмино- и силикотермическим восстановлением на феррониобий (40 — 60 % Nb) и ферротанталониобий. Металлический Nb получают из рудных концентратов по сложной технологии в три стадии; вскрытие концентрата; разделение Nb и Та и получение их чистых химических соединений; восстановление и ТВЭЛ, контейнеры и трубы для жидких металлов и др.). Nb легируют другие цветные металлы. Феррониобий широко используют в ЧМ аля микролегирования конструкционных сталей, в частности, низколегированных трубных сталей для магистральных нефтегазопроводов, и хромоникелевых нержавеющих сталей (для предотвращения их межкристаллитной коррозии). Применяют и соединения Nb: Nb₂O₅ (катализатор в химической промышленности; в производстве огнеупоров, керметов, специальных стекол) нитриды, карбиды, ниобаты.