Was sind die verschiedenen Arten von Vanadiummetall?
Verschiedene Arten von Vanadiummetalllegierungen werden industriell für eine Reihe verschiedener Anwendungen hergestellt. Vanadium wird am häufigsten mit Eisen in verschiedenen Stahllegierungen legiert, es wird jedoch auch mit Materialien wie Titan und Gallium legiert. Vanadiummetall wird wegen seiner hohen Festigkeit und seiner Fähigkeit, diese Festigkeit bei hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten, verwendet. Einige Vanadiumlegierungen haben auch andere nützliche Eigenschaften wie Supraleitung und Korrosionsbeständigkeit.
Vanadium ist ein silbergraues Metall. Es ist Element 23 des Periodensystems, und seine häufigste Form hat ein Atomgewicht von 50,9. Es ist weich und duktil und hat einen Schmelzpunkt von 1910 ° C (2183 ° K). Es kommt in der Natur nie in reinem Zustand vor und wird für den menschlichen Gebrauch aus Mineralien wie Vanadinit, Magnetit und Carotit gewonnen, üblicherweise in Form von Vanadiumoxid (V 2 0 5 ), auch Vanadiumpentoxid genannt. Es hat zwei natürliche Isotope, wobei der überwiegende Teil des Vanadiums in Form von Vanadium-51, das stabil ist, und ein geringer Prozentsatz in Form des radioaktiven Isotops Vanadium-50 vorliegt.
Eine Eisen-Vanadium-Legierung aus mindestens 35 Prozent Vanadium wird Ferrovanadium genannt. Ferrovanadium wird bei der Herstellung von Stählen aus Vanadium und Eisen verwendet, der Hauptverwendung für Vanadiummetall. Zu diesen Stahllegierungen gehören manchmal auch andere Legierungsmetalle wie Nickel, Aluminium und Chrom.
Das Vanadium verleiht dem Stahl eine größere Festigkeit und bessere Leistung bei hohen Temperaturen. Vanadiumstähle mit hohem Kohlenstoffgehalt enthalten sehr geringe Mengen an Vanadium, etwa 0,15 bis 0,25 Prozent. Hochgeschwindigkeitswerkzeugstähle können einen viel höheren Vanadiummetallgehalt von bis zu 14,5 Prozent aufweisen. Vanadiumhaltige Stahllegierungen werden häufig in Anwendungen verwendet, die Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern, wie beispielsweise Schneidwerkzeuge und Motorteile.
Vanadium wird auch in Titanlegierungen verwendet, üblicherweise in Kombination mit dem Metall Aluminium. Diese Legierungen, bei denen es sich normalerweise um etwa 4 Prozent Vanadium handelt, sind teuer, können jedoch eine ausgezeichnete Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, die bei sehr hohen Temperaturen beibehalten wird. Sie sind außerdem leicht und korrosionsbeständig. Vanadiumhaltige Titanlegierungen werden üblicherweise für Luftfahrt- und Militäranwendungen verwendet, die eine hohe Wärmebeständigkeit erfordern, beispielsweise in Motoren und Turbinen sowie in Motoren von Hochleistungsautomobilen. Sie weisen auch eine hohe Biokompatibilität auf, was bedeutet, dass sie keine toxischen Wirkungen auf lebendes Gewebe haben oder schädliche Reaktionen des Immunsystems hervorrufen, und werden daher häufig in implantierten medizinischen Geräten verwendet.
Mit Gallium legiertes Vanadium ist eine supraleitende Legierung, die in supraleitenden Magneten verwendet wird. Ein Supraleiter ist ein Material, das bei sehr niedrigen Temperaturen Elektrizität ohne elektrischen Widerstand leitet. Vanadium-Gallium wird bei einer Temperatur von nur 14,2 ° Kelvin über dem absoluten Nullpunkt (-434,1 ° F oder -258,9 ° C) supraleitend. Vanadium-Gallium-Legierungen können auch geringe Mengen anderer Elemente wie Niob, Zinn oder Platin enthalten.