Eigenschaften von Niob

Was ist Niob?

Niob (chemisches Symbol Nb, Ordnungszahl 41) ist ein hochschmelzendes Metall, das 1801 vom britischen Chemiker Charles Hatchett entdeckt und ihm den Namen Columbium gegeben hat. Der 1844 von Heinrich Rose vorgeschlagene Name Niob wurde 1951 von der IUPAC international übernommen. Reines Niob ist weich und duktil, mit einer Mohs-Härte von 6, wird jedoch außergewöhnlich fest, wenn es legiert oder kaltverformt wird. Da Niob auch bei sehr hohen Temperaturen seine Festigkeit behält, wird es zusammen mit Wolfram, Molybdän und Tantal zu den Refraktärmetallen gezählt.

Physikalische Eigenschaften

Niob hat eine geringere Dichte und einen geringeren Querschnitt thermischer Neutronen als die meisten anderen hochschmelzenden Metalle, was es für die Kerntechnik attraktiv macht. Bei kryogenen Temperaturen wird es supraleitend, ein Verhalten, das in Magnetresonanztomographie-Magneten und Teilchenbeschleunigern ausgenutzt wird.

Chemisches und Korrosionsverhalten

Bei Raumtemperatur ist Niob gegenüber den meisten Säuren, einschließlich Salz-, Schwefel- und Salpetersäure und sogar Königswasser, praktisch inert. Dies bedeutet, dass sich ein Niobanteil in Königswasser nicht auflöst, Gold und Platin hingegen schon. Es kann jedoch durch heiße konzentrierte Säuren, Flusssäure und starke Laugen angegriffen werden. Über etwa 400 Grad (750 Grad F) oxidiert Niob schnell; Der sich bildende Oxidfilm ist auch für einen Großteil seiner Korrosionsbeständigkeit bei niedrigeren Temperaturen verantwortlich. Niob reagiert bei erhöhter Temperatur auch mit Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Halogenen, daher müssen Warmbearbeitung und Schweißen unter Vakuum oder Schutzgas durchgeführt werden.

Legierungs- und Industrieanwendungen

Mikrolegierte Stähle - kleine Zusätze von Ferro-Niob verfeinern die Korngröße und erhöhen die Festigkeit und Zähigkeit von HSLA-Bau- und Pipelinestählen.

Supraleitende Materialien - Nb-Ti- und Nb₃Sn-Leiter werden in MRT-Systemen und Beschleunigermagneten verwendet.

Luft- und Raumfahrt- und Hochtemperaturteile -Nioblegierungen und mit Niob-beschichtete Komponenten widerstehen Oxidation und Kriechen bei erhöhten Betriebstemperaturen.

Die chemische Verarbeitung von - Niob bietet eine mit Tantal vergleichbare Korrosionsbeständigkeit bei geringerer Dichte und geringeren Kosten.

Aufgrund der geringen Neutronenabsorption in der Kerntechnik eignet sich Niob für Reaktorinnenteile und Brennstoffhüllen-.

Niob-Mahlprodukte fallen unter ASTM B391 (Barren), ASTM B392 (Stäbe und Drähte), ASTM B393 (Bleche, Streifen und Platten) und ASTM B394 (nahtlose und geschweißte Rohre); Ferro-Niob für die Stahlherstellung ist in GB/T 7737 und ISO 5453 spezifiziert.

Überlegungen zur Verarbeitung

Da Niob über 400 Grad schnell oxidiert, muss das Erhitzen zum Schmieden, Walzen oder zur Wärmebehandlung im Vakuum oder unter Argon erfolgen. Die Bearbeitung ist unkompliziert, erfordert jedoch scharfe Werkzeuge und eine ausreichende Schmierung, um eine Kaltverfestigung zu vermeiden. Bei geschweißten Baugruppen ist eine Inertgasabschirmung sowohl an der Schweißfläche als auch an der Schweißnaht zwingend erforderlich, um eine Sauerstoffversprödung zu verhindern.

Häufig gestellte Fragen

Ist Niob das gleiche Metall wie Columbium?

Ja. Columbium und Niob beziehen sich auf dasselbe Element (Nb, Ordnungszahl 41); Die IUPAC-Bezeichnung Niob ist Standard, während Columbium in einigen metallurgischen Zusammenhängen in Amerika immer noch verwendet wird.

Löst sich Niob in Königswasser auf?

Nein. Niob ist bei Raumtemperatur gegenüber Königswasser inert. Königswasser löst Edelmetalle wie Gold und Platin auf, Niob bleibt jedoch im Wesentlichen unangegriffen.

Warum wird Niob in Stahl verwendet?

Niob bildet feine Karbide und Nitride, die Korngrenzen fixieren. Daher erhöhen sehr kleine Zusätze von 0,02–0,10 % die Streckgrenze und Zähigkeit, ohne die Schweißbarkeit zu beeinträchtigen.

Bei welcher Temperatur beginnt Niob zu oxidieren?

Die schnelle Oxidation beginnt bei etwa 400 Grad (750 Grad F). Unterhalb dieser Temperatur bildet sich der schützende Oxidfilm, weshalb Niob in den meisten Betriebsumgebungen korrosionsbeständig ist.

Ist Niob supraleitend?

Reines Niob wird unterhalb von etwa 9,25 K supraleitend, und Nioblegierungen wie Nb-Ti und Nb₃Sn sind die Standardleiter für supraleitende Hochfeldmagnete.

Welche Standards gelten für Niob-Mühlenprodukte?

ASTM B391, B392, B393 und B394 decken Niobbarren, Stäbe und Drähte, Bleche und Streifen bzw. Rohre ab; Ferro-Niob wird durch GB/T 7737 und ISO 5453 abgedeckt.