کاربردهای تنوع فلز هافنیوم

بیشتر هافنیوم تولید شده در ساخت میله های کنترل راکتورهای هسته ای استفاده می شود.[28]

پروژه های خود را با سیم هافنیوم ممتاز ما ارتقا دهید: اندازه های دقیق از 0.8 میلی متر تا 6 میلی متر برای عملکرد عالی.

استانداردها:

هافنیوم به دلیل چند عامل کاربردهای فنی محدودی دارد. اولاً، بسیار شبیه زیرکونیوم است، عنصر فراوان‌تری که در بیشتر موارد می‌توان از آن استفاده کرد. دوم، هافنیوم خالص تا اواخر دهه 1950 به طور گسترده در دسترس نبود، زمانی که محصول جانبی نیاز صنعت هسته ای به زیرکونیوم بدون هافنیوم شد.

برنامه های کاربردی:

راکتورهای هسته ای

هسته های چندین ایزوتوپ هافنیوم هر کدام می توانند چندین نوترون را جذب کنند. این باعث می شود هافنیوم ماده خوبی برای میله های کنترل راکتورهای هسته ای باشد. سطح مقطع جذب نوترون آن (Capture Resonance Integral Io ≈ 2000 barns) [59] حدود 600 برابر زیرکونیوم است (سایر عناصری که جاذب نوترون خوبی برای میله های کنترل هستند، کادمیوم و بور هستند). خواص مکانیکی عالی و خواص استثنایی مقاومت در برابر خوردگی امکان استفاده از آن را در محیط سخت راکتورهای آب تحت فشار می‌دهد.[28] راکتور تحقیقاتی آلمانی FRM II از هافنیوم به عنوان جاذب نوترون استفاده می کند.[60] همچنین در راکتورهای نظامی، به ویژه در راکتورهای زیردریایی نیروی دریایی ایالات متحده، کاهش سرعت راکتور که خیلی زیاد است، رایج است.[61][62] به ندرت در راکتورهای غیرنظامی یافت می شود، اولین هسته نیروگاه اتمی Shippingport (تبدیل یک راکتور دریایی) یک استثنا قابل توجه است.[63]

آلیاژها

نازل موشک حاوی هافنیوم ماژول قمری آپولو در گوشه پایین سمت راست

هافنیوم در آلیاژهای آهن، تیتانیوم، نیوبیم، تانتالیوم و سایر فلزات استفاده می شود. آلیاژی که برای نازل های رانش موشک مایع استفاده می شود، به عنوان مثال، موتور اصلی ماژول های قمری آپولو، C103 است که از 89٪ نیوبیم، 10٪ هافنیوم، و 1٪ تیتانیوم تشکیل شده است.[64]

افزودن های کوچک هافنیوم باعث افزایش چسبندگی پوسته های اکسید محافظ روی آلیاژهای مبتنی بر نیکل می شود. در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی را بهبود می‌بخشد، به ویژه در شرایط دمایی چرخه‌ای که تمایل به شکستن فلس‌های اکسیدی دارند، با ایجاد تنش‌های حرارتی بین مواد حجیم و لایه اکسید.[65][66][67]

ریزپردازنده ها

ترکیبات مبتنی بر هافنیوم در گیت های ترانزیستور به عنوان عایق در نسل 45 نانومتری (و پایین تر) از مدارهای مجتمع اینتل، IBM، و دیگران استفاده می شود.[68][69] ترکیبات مبتنی بر اکسید هافنیوم دی‌الکتریک‌های کاربردی با k بالا هستند که امکان کاهش جریان نشتی گیت را فراهم می‌کنند که عملکرد را در چنین مقیاس‌هایی بهبود می‌بخشد.[70][71][72]

ژئوشیمی ایزوتوپی

In most geologic materials, zircon is the dominant host of hafnium (>10،000 ppm) و اغلب تمرکز مطالعات هافنیوم در زمین شناسی است.[77] هافنیوم به راحتی در شبکه بلوری زیرکون جایگزین می شود و بنابراین در برابر تحرک هافنیوم و آلودگی بسیار مقاوم است. زیرکون همچنین نسبت Lu/Hf بسیار پایینی دارد که هرگونه اصلاح برای لوتتیوم اولیه را به حداقل می رساند. اگرچه سیستم Lu/Hf را می توان برای محاسبه یک "عصر مدل" استفاده کرد، یعنی زمانی که از یک مخزن ایزوتوپی خاص مانند گوشته تخلیه شده به دست آمده است، این "سن" اهمیت زمین شناسی مشابهی ندارد. تکنیک‌های زمین‌شناسی به‌عنوان نتایج، اغلب مخلوط‌های ایزوتوپی را به‌دست می‌آورند و بنابراین میانگین سنی موادی را که از آن مشتق شده‌اند، ارائه می‌کنند.

گارنت یکی دیگر از مواد معدنی است که حاوی مقادیر قابل توجهی هافنیوم است تا به عنوان ژئوکرومتر عمل کند. نسبت های زیاد و متغیر Lu/Hf موجود در گارنت آن را برای تاریخ گذاری رویدادهای دگرگونی مفید می کند.

استفاده های دیگر

هافنیوم به دلیل مقاومت در برابر حرارت و تمایل به اکسیژن و نیتروژن، جاذب خوبی برای اکسیژن و نیتروژن در لامپ های پر از گاز و رشته ای است. هافنیوم همچنین به‌عنوان الکترود در برش پلاسما به‌دلیل توانایی آن در ریختن الکترون‌ها به هوا استفاده می‌شود.[79]

محتوای انرژی بالای 178m2Hf نگرانی یک برنامه با بودجه دارپا در ایالات متحده بود. این برنامه در نهایت به این نتیجه رسید که استفاده از ایزومر هسته ای 178 m2Hf بالا هافنیوم برای ساخت سلاح های با عملکرد بالا با مکانیسم های تحریک اشعه ایکس - استفاده از انتشار گامای القایی - به دلیل هزینه آن غیر ممکن است. به بحث هافنیوم مراجعه کنید.

ترکیبات متالوسن هافنیوم را می توان از تتراکلرید هافنیوم و گونه های لیگاندهای مختلف از نوع سیکلوپنتادین تهیه کرد. شاید ساده ترین متالوسن هافنیوم هافنوسن دی کلرید باشد. متالوسن هافنیوم بخشی از مجموعه بزرگی از کاتالیزورهای متالوسن فلزی واسطه گروه 4 [80] است که در سراسر جهان در تولید رزین های پلی الفین مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده می شود.

یک کاتالیزور پیریدیل آمیدو هافنیوم را می توان برای پلیمریزاسیون ایزو انتخابی کنترل شده پروپیلن استفاده کرد که سپس می تواند با پلی اتیلن ترکیب شود تا پلاستیک بازیافتی بسیار سخت تری بسازد.

دیزلنید هافنیوم در اسپینترونیک به دلیل موج چگالی بار و ابررسانایی آن مورد مطالعه قرار می گیرد.