什么是铌元素？铌的应用领域有哪些？

铌化学符号Nb，原子序数为41，是一种过渡金属元素。铌单质是一种带光泽的灰色金属。高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。铌对于热中子的捕获截面很低，因此在核工业上有相当的用处。铌能吸收气体，用作除气剂，也是一种良好的超导体。旧称“钶”。化学符号Nb，原子序数41，原子量92.90638，属周期系ⅤB族。1801年英国查尔斯·哈切特在研究伦敦大英博物馆中收藏的铌铁矿中分离出一种新元素的氧化物，并命名该元素为columbium（中译名钶）。

铌的应用领域有哪些？

超导应用：人们很早以前就发现，当温度降低到接近绝对零度的时俟，有些物质的化学性质会发生突然的改变，变成一种几乎没有电阻的“超导体”。物质开始具有这种奇异的“超导”性能的温度叫临界温度。不用说，各种物质的临界温度是不一样的。要知道，超低温度是很不容易得到的，人们为此而付出了巨大的代价；越向绝对零度接近，需要付出的代价越大。所以我们对超导物质的要求，当然是临界温度越高越好。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料。人们曾经做过这样一个实验：把一个冷到超导状态的金属铌环，通上电流然后再断开电流，然后，把整套仪器封闭起来，保持低温。过了两年半后，人们把仪器打开，发现铌环里的电流仍在流动，而且电流强弱跟刚通电时几乎完全相同！从这个实验可以看出，超导材料几乎不会损失电流。如果使用超导电缆输电，因为它没有电阻，电流通过时不会有能量损耗，所以输电效率将大大提高。

高温合金：世界上很大一部份铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌镍合金的形态，用于生产镍、铬和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材。铌在高温合金的晶粒结构中会形成γ相态。这类合金一般含有最高6.5%的铌。Inconel718合金是其中一种含铌镍基合金，各元素含量分别为：镍50%、铬18.6%、铁18.5%、铌5%、钼3.1%、钛0.9%以及铝0.4%。应用包括作为高端机体材料，如曾用于双子座计划。

铌基合金：C-103是一种铌合金，它含有89%的铌、10%的铪和1%的钛，可用于液态火箭推进器喷管，例如阿波罗登月舱的主引擎。阿波罗服务舱则使用另一种铌合金。由于铌在400°C以上会开始氧化，所以为了防止它变得易碎，须在其表面涂上保护涂层。

医疗应用：铌在外科医疗上也占有重要地位，它不仅可以用来制造医疗器械，而且是很好的“生物适应性材料”，因为它有极好的抗蚀性，不会与人体里的各种液体物质发生作用，并且几乎完全不损伤生物的机体组织，对于任何杀菌方法都能适应，所以可以同有机组织长期结合而无害地留在人体里。

钢铁应用：在钢的各种微合金化元素中，废铌是最有效的微合金化元素，铌的作用如此之大，以至于铁原子中含有丰富的铌原子，就能达到改善钢性能的目的。实际上钢中加入0.001%—0.1%的铌，就足以改变钢的力学性能。例如：当加入0.1%的合金化元素时，提高钢的屈服强度依次为：铌118MPa；钒71.5MPa；钼40MPa；锰17.6MPa；钛为零。实际上钢中只需加入0.03%—0.05%Nb，钢的屈服强度便可提高30%以上。而钢的成本每吨仅增1美元。例如：普通中碳钢的屈服强度一般为250MPa，加入微量铌可使强度提高到350—800MPa。

铌作为微合金化元素加入钢中并不改变铁的结构，而是与钢中的碳#氮#硫结合，改变钢的显微结构。铌对钢的强化作用主要是的是细晶强化和弥散强化，铌能和钢中的碳氮生成稳定的碳化物和碳氮化物。而且还可以使碳化物分散并形成具有细晶化的钢。铌还可以通过诱导析出和控制冷却速度，实现析出物弥散分布。在较宽的范围内调整钢的韧性水平。因此，加入铌不仅可以提高钢的强度，还可以提高钢的韧性、抗高温氧化性和耐蚀性!降低钢脆性转变温度，获得好的焊接性能和成型性能

电瓷：铌酸锂是一种电铁性物质，在手提电话和光调变器中以及表面声波设备的制造上有广泛的应用。它的晶体结构属于ABO3型，与钽酸锂和钛酸钡相同。铌可以代替钽电容器中的钽，降低成本，但钽电容器仍较为优胜。

钱币：在钱币上，铌有时会与金和银一起用在纪念币上作贵重金属。例如，奥地利自2003年起，生产了一系列银铌欧罗币，其颜色是阳极化过程形成的氧化物表层衍射所产生的。2012年，共有十种中心颜色不同的钱币，共包括蓝、绿、棕、紫和黄。另外含有铌的钱币还有2004年的奥地利赛梅林铁路150周年纪念币，以及2006年欧洲卫星导航纪念币。2011年，加拿大皇家造币厂开始铸造称为“狩猎月”（Hunter's Moon）的5加元纯银和铌币。其中的铌经过特殊的氧化过程，所以没有两件成品是完全一样的。

其他：铌（或掺有1%锆）是高压钠灯电弧管的密封材料，因为铌的热膨胀系数与经烧结的矾土弧光灯陶瓷材料非常相近。这种用于钠灯的陶瓷可以抵御化学侵蚀，也不会与灯内的高温钠液体和气体产生还原反应。铌也被用在电弧焊条上，用来焊接某些稳定化不锈钢。一些大型水箱的阴极保护系统中以铌作为阳极的材料，阳极一般再镀上一层铂。