“三高”金属
锆、铌、钼、铪、钽、钨、铼
形影不离的七武士


文章出自:博物 2010年第03期 作者: 菡榭 

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它们虽没有黄金白银那般富贵耀眼,却称得上金属界里的“七武士”,因为它们有着“最金属”的品质——刚硬、耐热、抗腐。锆、铌、钼、铪、钽、钨、铼,这七种元素就像“天山七剑”一样,各具本领又相互依存。
我们所处的世界都是由元素组成。109种不同的地球元素,经过玄妙的组合,变成了山河湖海、宝石尘埃、有生命的动植物……门捷列夫以来的元素周期表所揭示的,是元素原子的内部结构和相互联系的规律。抛开抽象的化学符号和课本上的化学反应式,我们还可以通过身边的自然万物,重新认识集结起来的元素。

有这么“一伙”金属元素,它们在自然界中往往俩俩伴生,可谓“形影不离”,而且每一对的物理、化学特性也是惊人地相似,以至当初,人们发现它们的时候,都把两种共生的元素误当成一种。而这几对“孪生兄弟”:锆与铪、铌与钽、钼与钨,以及一个能跟它们任意配对共生的铼,除了每对之间的小共性外,它们整个圈子里,还有一个大共性:硬度高、熔点高、耐酸度高,所以俗称“三高”元素。

坦克的“强殖装甲”
坦克装甲都是添加了“三高元素”形成的合金钢材,在不增加装甲厚度的同时,抗击打系数大幅提高。

先说说这第一高——硬度高。自然界里硬度最高的,非金刚石莫属,而这7位的硬度,完全跟金刚石一个等级。只是金刚石只能“硬”自己,而它们则能把自己的优良性能“移植”到其他金属里,造出兼顾高硬度和其他金属特点的合金,像很多坦克、火炮,就是在钢材中添加它们来提高装甲强度。

零污染的“原子弹”
用铪同位素制造的铪弹,爆炸威力异常强大。它爆炸后释放出强烈的穿透性伽马射线,能穿透掩体杀死里面的任何生物,无论是人还是细菌都难以幸免。由于爆炸过程不涉及原子分裂,也就不存在核污染,成为各军事大国最热衷研发的新军备。

至于熔点高,用数字表示就一目了然了:这7个元素的熔点没有一个低于2200℃,钨的熔点最高,能达到3410℃。不要说一般的火势不能烧化它们,就是炼钢炉里翻腾的烈焰也奈何它们不得。所以,它们作为火箭外壳的材料,在火箭升空时,应付与大气层摩擦产生的热量绰绰有余。

陶瓷强心剂
除了金属可以吸收“三高”元素的优点变成超强合金,陶瓷也可以沾沾它们的光。像加入锆石的陶瓷器皿,就是吸取了它的抗酸性,在实验室中能盛放强酸而不被腐蚀。

大多数金属都入酸即化,即便不化,也被腐蚀得斑驳坑洼,只有这七位“硬汉”,让浓盐酸、浓硫酸这样的强酸都拿它们束手无策。特别是钽和钨,连众酸之王“王水”也无法伤及它们丝毫。所以,在原子能、航天等尖端科技领域里,它们都是最值得信赖的工程材料。

责任编辑 / 郭亦城 

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