铪合金

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元素概述

钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃，

仅次于碳，钨，铼和锇，位居第五。钽富有延展性，可以拉成细丝式

制薄箔。其热膨胀系数很小，每升高一摄氏度只膨胀百万分之六点六。

除此之外，它的韧性很强，比铜还要优异。

化学性质

钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷

和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。但钽在热的浓硫

酸中能被腐蚀，在150℃以下，钽不会被浓硫酸腐蚀，只有在高于此

温度才会有反应，在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004

毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。

在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为0.116毫米，

在300度时，被腐蚀的速度则更加快，浸泡1年，表面被腐蚀1.368

毫米。在发烟硫酸（含15%的SO3）腐蚀速度比浓硫酸中更加严重，

在130度的该溶液里浸泡1年，表面被腐蚀的厚度为15.6毫米。钽

在高温下也会被磷酸腐蚀，但该反应一般在150度以上才发生，在

250度的85%的磷酸中，浸泡1年，表面被腐蚀20毫米，另外，钽

在氢氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氢氟酸中也能被溶解。但是

钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解，

在同样浓度的氢氧化钾溶液中，只要100度就会被迅速溶解。除上面

所述情况外，一般的无机盐在150度以下一般不能腐蚀钽。实验证明，

钽在常温下，对碱溶液、氯气、溴水、稀硫酸以及其他许多药剂均不

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'.

起作用，仅在氢氟酸和热浓硫酸作用下有所反应。这样的情况在金属

中是比较罕见的。

但高温下，钽表面的氧化膜被破坏，因此能与多种物质反应，常温下

钽能与氟反应。在150度时，钽对氯溴碘均呈惰性，在250度时，钽

对干燥的氯气仍然有抗腐蚀能力，在含有水蒸气的氯气中加热到400

度，仍然能保持光亮，在500度则开始被腐蚀，在300度以上钽与溴

反应，对碘蒸汽则当温度达到赤热之前均呈惰性。氯化氢在410度时

和钽反应，生产五氯化物，溴化氢则在375度与钽反应。当加热到

200度或者更低的温度下，S能与Ta作用，碳及烃类在800-1100度

与钽作用。

性质用途

钽的线胀系数在0～100℃之间为6.5×10-6K-1，超导转变临界温

度为4.38K,原子的热中子吸收截面为21.3靶恩。

在低于150℃的条件下钽是化学性质最稳定的金属之一。与钽能起反

应的只有氟、氢氟酸、含氟离子的酸性溶液和三氧化硫。在室温下与

浓碱溶液反应，并且溶于熔融碱中。致密的钽在200℃开始轻微氧化，

在280℃时明显氧化。钽有多种氧化物，最稳定的是五氧化二钽

(Ta2O5)。钽和氢在250℃以上生成脆性固溶体和金属氢化物

如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氢从钽中析出钽

又恢复塑性。钽和氮在300℃左右开始反应生成固溶体和氮化合物；

在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又从钽中析出。钽与碳在高

于2800℃下以三种物相存在:碳钽固溶体、低价碳化物和高价碳化物。

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'.

钽在室温下能与氟反应,在高于250℃时能与其他卤素反应，生成卤化

物。

元素用途

钽在酸性电解液中形成稳定的阳极氧化膜，用钽制成的电解电容

器，具有容量大、体积小和可靠性好等优点，制电容器是钽的最重要

用途，70年代末的用量占钽总用量2/3以上。钽也是制作电子发射管、

高功率电子管零件的材料。钽制的抗腐蚀设备用于生产强酸、溴、氨

等化学工业。金属钽可作飞机发动机的燃烧室的结构材料。钽钨、钽

钨铪、钽铪合金用作火箭、导弹和喷气发动机的耐热高强材料以及控

制和调节装备的零件等。钽易加工成形，在高温真空炉中作支撑附件、

热屏蔽、加热器和散热片等。钽可作骨科和外科手术材料。碳化钽用

于制造硬质合金。钽的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能

工业中的释热元件和液态金属包套材料。氧化钽用于制造高级光学玻

璃和催化剂。1981年钽在美国各部门的消费比例约为:电子元件73%,

机械工业19%，交通运输6%，其他2%。

钽的氧化物

五氧化二钽（Ta

2

O

5

）是白色细晶粉末，为两性氧化物，难溶于水，

易溶于氢氟酸，可溶于熔融的NaOH、KOH、K

2

S

2

O

7

、KHSO

4

，但难

溶于氢氟酸以外的无机盐。Ta

2

O

5

和氯化剂作用一般生成TaCl

5

。

五氧化二钽在1000~1200℃时仍保持白色，继续提高温度，则变成灰

色。已知非晶态的五氧化二钽在500℃开始结晶生成低温晶体（T型），

在830℃时转化为温晶型（M型），超过830℃时生成高温晶型（H型）。

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钽的水合氧化物

钽的水合氧化物（氢氧化物）组成为Ta

2

O

5

·nH

2

O，由于水分子

n时可变的，因而没有固定的组成。钽水和氧化物是两性化合物，不

溶于水和稀酸中，但可溶于氢氟酸、草酸、酒石酸、氟硅酸、氨、氢

氧化钾等溶液，部分溶于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、铬酸、正磷酸。

钽基合金

为了改善金属的性能，在金属钽中添加一些难溶金属，以形成钽

基合金。用于改善其耐腐蚀性和在高温下保持其高强度和优良的

加工性能。包括Ta-W系列、Ta40Nb、Ta-8W-2Hf、Ta-222、钽铬

合金、钽钨铪合金。钽铪合金用于火箭、导弹和喷气发动机的耐

热高强度材料，钽拾钨合金熔点3080℃，密度16.6g/m³，具有高

温韧性，耐冲击，可在高温2500℃下使用。