9. 4. 3. Физические свойства ниобия

Атомный номер	41
Атомная масса	92,906
Атомный радиус, нм	0,147
Кристаллическая решетка	объемноцентрированная кубическая
Период решетки, нм	0,330 021
Конфигурация внешних электронных оболочек	4d45S1
Природные изотопы (кроме того, извес­тно 17 радиоактивных изотопов)	93 (100) %
Эффективное поперечное сечение захва­та тепловых нейтронов, м2	1,1 ∙ 10-28
Работа выхода электронов, эВ.	3,9
Положительная ионная эмиссия, эВ	5,52
Температура плавления, °С	2 468
Температура кипения, °С	4 927
Удельная теплота плавления, кДж/кг	296,59
Удельная теплота сублимации при 298 К, кДж/кг	7773
Удельная теплота испарения при t°кип, кДж/кг	7 359,1

Температурный коэффициент линейного расширения:

Т, К	300	373	473	873	1 073	1 473	1 873
α∙106, К-1	7,08	7,12	7,34	8,33	8,31	9,72	10,73

Теплопроводность в зависимости от температуры:

Т, К	300	400	500	600	800	1400	1800	2000	2400
λ, Вт/(м∙К)	53,7	55,2	56,7	58,2	61,3	62,8	68,0	70,6	75,6

Удельная теплоемкость в зависимости от температуры:

Т, К	273	773	1173	1573	1773	1873
Ср,Дж/(кг∙К)	269,21	288,36	306,31	328,75	339,89	396,12

Удельное электрическое сопротивление в зависимости от температуры:

Т, К	300	500	700	900	1100	1300	1500	1800
ρ,мкОм∙м	0,15	0,24	0,32	0,40	0,46	0,52	0,57	0,65

9.4.4. Химические свойства ниобия

Окисление компактного ниобия в среде воздуха наблюдается начиная с температур 200...215 °С, о чем свидетельствует появление цветов побежалости. При температуре выше 550°С окисление проис­ходит с возрастающей скоростью с образованием оксида Nb₂O₅.

Рис. 87. Диаграмма состояния системы ниобий-кислород

Рис. 88. Растворимость

водорода в ниобии

В системе ниобий - кислород установлено существование трех стабиль­ных оксидов: Nb0, NbO₂ и Nb₂O₅.

Максимальная растворимость кислорода в ниобии при темпе­ратуре эвтектики (1915 °С) находится в пределах 4...9 % атомарных 0,72... 1,67 % (по массе). Для защиты ниобия и его жаропрочных сплавов от окисления используют различные способы, выбор кото­рых зависит от условий эксплуатации деталей и их конфигураций.

Компактный ниобий активно растворяет водород при температурах выше 300 °С. Растворимость водорода понижается с возрастанием тем­пературы и уменьшением давления водорода (рис. 88). Насыщению водо­родом соответствуют соединения, близкие по составу моногидриду NbН, однако отклоняющиеся от стехиометрического состава и отвечающие составу NbН_0,94 или несколько меньшему содержанию водорода. Водород растворяется в ниобии обратимо. Нагревание гидрированных металлов в вакууме при 800...900 °С приводит к полному удалению водорода.

Поскольку гидрированные металлы хрупки и легко измельчают­ся, способ гидрирования используют для получения порошков нио­бия из компактного металла.