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發(fā)現(xiàn)歷史

當(dāng)于1801年考察在大英博物館的礦石時(shí)2，Charles Hatchett被一個(gè)標(biāo)簽為columbite（鈳鐵礦）的樣本激起了興趣。他推測(cè)其包含一種新的金屬，他是對(duì)的。他加熱一塊樣本與碳酸鉀，溶解產(chǎn)物到水中，添加了酸后獲得了沉淀物。然而，進(jìn)一步的處理也沒(méi)能生產(chǎn)出元素本身，他命名其為columbium（鈳——鈮元素的舊譯），被人們已知多年。

其他人則對(duì)鈳持懷疑態(tài)度，尤其是在接下來(lái)的一年發(fā)現(xiàn)了鉭之后。這些金屬在大自然中一起出現(xiàn)，而且很難分離。在1844年德國(guó)化學(xué)家Heinrich Rose證明了鈳鐵礦包含了這兩種元素，他把columbium（鈳）命名為niobium（鈮）?！癈olumbium”（鈳，符號(hào)Cb）是哈契特對(duì)新元素所給的最早命名。這一名稱在美國(guó)一直有廣泛的使用，美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)在1953年出版了最后一篇標(biāo)題含有“鈳”的論文；“鈮”則在歐洲通用。1949年在阿姆斯特丹舉辦的化學(xué)聯(lián)合會(huì)第15屆會(huì)議最終決定以“鈮”作為第41號(hào)元素的正式命名。翌年，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）也采納了這一命名，結(jié)束了一個(gè)世紀(jì)來(lái)的命名分歧，盡管“鈳”的使用時(shí)間更早。這可算是一種妥協(xié)：IUPAC依北美的用法選擇“Tungsten”而非歐洲所用的“Wolfram”作為鎢的命名，并在鈮的命名上以歐洲的用法為先。具權(quán)威性的化學(xué)學(xué)會(huì)和政府機(jī)構(gòu)都一般以IUPAC正式命名稱之，但美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局以及冶金業(yè)、金屬學(xué)會(huì)等組織至今仍使用舊名“鈳”。

當(dāng)時(shí)，科學(xué)家未能有效地把鈳（鈮）和性質(zhì)極為相似的鉭區(qū)分開來(lái)。1809年，英國(guó)化學(xué)家威廉·海德·沃拉斯頓（William Hyde Wollaston）對(duì)鈳和鉭的氧化物進(jìn)行比較，得出兩者的密度分別為5.918g/cm3及超過(guò)16.6g/cm3。雖然密度值相差巨大，但他仍認(rèn)為兩者是完全相同的物質(zhì)。另一德國(guó)化學(xué)家海因里?！ち_澤（Heinrich Rose）在1846年駁斥這一結(jié)論，并稱原先的鉭鐵礦樣本中還存在著另外兩種元素。他以希臘神話中坦塔洛斯的女兒尼俄伯（Niobe，淚水女神）和兒子珀羅普斯（Pelops）把這兩種元素分別命名為“Niobium”（鈮）和“Pelopium”。鉭和鈮的差別細(xì)微，而因此得出的新“元素”Pelopium、Ilmenium和Dianium實(shí)際上都只是鈮或者鈮鉭混合物。

1864年，克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭（Christian Wilhelm Blomstrand）、亨利·愛(ài)丁·圣克萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特羅斯特（Louis Joseph Troost）明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學(xué)元素，并確定了一些相關(guān)化合物的化學(xué)公式。瑞士化學(xué)家讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞（Jean Charles Galissard de Marignac）在1866年進(jìn)一步證實(shí)除鉭和鈮以外別無(wú)其他元素。然而直到1871年還有科學(xué)家發(fā)表有關(guān)Ilmenium的文章。

1864年，德馬里尼亞在氫氣中對(duì)氯化鈮進(jìn)行還原反應(yīng)，首次制成鈮金屬。雖然他在1866年已能夠制備不含鉭的鈮金屬，但要直到20世紀(jì)初，鈮才開始有商業(yè)上的應(yīng)用：電燈泡燈絲。鈮很快就被鎢淘汰了，因?yàn)殒u的熔點(diǎn)比鈮更高，更適合作燈絲材料。1920年代，人們發(fā)現(xiàn)鈮可以加強(qiáng)鋼材，這成為鈮一直以來(lái)的主要用途。貝爾實(shí)驗(yàn)室的尤金·昆茲勒（Eugene Kunzler）等人發(fā)現(xiàn)，鈮錫在強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)環(huán)境下仍能保持超導(dǎo)性，這使鈮錫成為第一種能承受高電流和磁場(chǎng)的物質(zhì)，可用于大功率磁鐵和電動(dòng)機(jī)械。這一發(fā)現(xiàn)促使了20年后多股長(zhǎng)電纜的生產(chǎn)。這種電纜在繞成線圈后可形成大型強(qiáng)電磁鐵，用在旋轉(zhuǎn)機(jī)械、粒子加速器和粒子探測(cè)器當(dāng)中。

純凈的金屬樣本在1864年由Christian Blomstrand制取，他用氫氣加熱還原氯化鈮實(shí)現(xiàn)。

元素簡(jiǎn)介

元素信息

一種金屬元素。鈮能吸收氣體，用作除氣劑，也是一種良好的超導(dǎo)體。舊稱“鈳”?；瘜W(xué)符號(hào)Nb，原子序數(shù)41，原子量92.90638，屬周期系ⅤB族。1801年英國(guó)查爾斯·哈切特（Charles·Hatchett）在研究倫敦大英博物館中收藏的鈮鐵礦中分離出一種新元素的氧化物，并命名該元素為columbium（中譯名鈳）。1802年瑞典A.G.厄克貝里在鉭鐵礦中發(fā)現(xiàn)另一種新元素tantalum。由于這兩種元素性質(zhì)上非常相似，不少人認(rèn)為它們是同一種元素。由于它與鉭非常相似，起初他竟搞混了。1844年德意志H.羅澤詳細(xì)研究了許多鈮鐵礦和鉭鐵礦，分離出兩種元素，才澄清了事實(shí)真相。最后查爾斯·哈切特用神話中的女神尼俄伯（Niobe）的名字命名了該元素。在歷史上，最初人們用鈮所在的鈮鐵礦的名字“columbium”來(lái)稱呼鈮。鈮在地殼中的含量為0.002%，鈮在地殼中的自然儲(chǔ)量為520萬(wàn)噸，可開采儲(chǔ)量440萬(wàn)噸，主要礦物有鈮鐵礦、燒綠石和黑稀金礦、褐釔鈮礦、鉭鐵礦、鈦鈮鈣鈰礦。

同位素

自然產(chǎn)生的鈮由一種穩(wěn)定同位素組成：93Nb。截至2003年，已合成的放射性同位素共有至少32種，原子量在81和113之間。其中最穩(wěn)定的是92Nb，半衰期有3470萬(wàn)年；113Nb是最不穩(wěn)定的同位素之一，其半衰期估計(jì)只有30毫秒。比93Nb更輕的同位素一般進(jìn)行β+衰變，比它重的則會(huì)進(jìn)行β-衰變。例外包括：81Nb、82Nb和84Nb會(huì)進(jìn)行少量β緩發(fā)質(zhì)子發(fā)射，91Nb會(huì)進(jìn)行電子捕獲和正電子發(fā)射，而92Nb會(huì)同時(shí)進(jìn)行正電子（β+）和電子（β-）發(fā)射。

已知的核素共有25種，質(zhì)量數(shù)介乎84至104。這個(gè)質(zhì)量區(qū)間內(nèi)的同位素中，只有96Nb、101Nb和103Nb不具有同核異構(gòu)體。最穩(wěn)定的鈮同核異構(gòu)體是93mNb，半衰期為16.13年；最不穩(wěn)定的是84mNb，半衰期為103納秒。除92m1Nb進(jìn)行少量電子捕獲之外，所有同核異構(gòu)體的衰變方式都是同核異構(gòu)體轉(zhuǎn)換或β衰變。

物理化學(xué)性質(zhì)

物理性質(zhì)

鈮是灰白色金屬，熔點(diǎn)2468℃，沸點(diǎn)4742℃，密度8.57g/cm3。鈮是一種帶光澤的灰色金屬，具有順磁性，高純度鈮金屬的延展性較高，但會(huì)隨雜質(zhì)含量的增加而變硬。它的最外電子層排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)在前后的釕（44）、銠（45）和鈀（46）元素上。

|| || 鈮

鈮在低溫狀態(tài)下會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)體性質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，鈮的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度為9.25K，是所有具有超電導(dǎo)性質(zhì)的金屬中最高的。5其磁穿透深度也是所有元素中最高的。鈮是三種單質(zhì)第II類超導(dǎo)體之一，其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會(huì)大大影響其超導(dǎo)性質(zhì)。

鈮對(duì)于熱中子的捕獲截面很低，因此在核工業(yè)上有相當(dāng)?shù)挠锰帯?/p>

化學(xué)性質(zhì)

室溫下鈮在空氣中穩(wěn)定，在氧氣中紅熱時(shí)也不被完全氧化，高溫下與硫、氮、碳直接化合，能與鈦、鋯、鉿、鎢形成合金。不與無(wú)機(jī)酸或堿作用，也不溶于王水，但可溶于氫氟酸。

鈮金屬室溫下在空氣中是極其穩(wěn)定的，不與空氣作用。雖然它在單質(zhì)狀態(tài)下的熔點(diǎn)較高（2468°C），但其密度卻比其他難熔金屬低。鈮還能抵御各種侵蝕，并能形成介電氧化層。

鈮的電正性比位于其左邊的鋯元素低。其原子大小和位于其下方的鉭元素原子幾乎相同，這是鑭系收縮效應(yīng)所造成的。這使得鈮的化學(xué)性質(zhì)與鉭非常相近。雖然它的抗腐蝕性沒(méi)有鉭這么高，但是它價(jià)格更低，也更為常見(jiàn)，所以在要求較低的情況下常用以代替鉭，例如作化工廠化學(xué)物槽內(nèi)涂層物料。

制取

金屬鈮可用電解熔融的七氟鈮酸鉀制取，也可用金屬鈉還原七氟鈮酸鉀或金屬鋁還原五氧化二鈮制取。純鈮在電子管中用于除去殘留氣體，鋼中摻鈮能提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性，改善鋼的焊接性能。鈮還用于制造高溫金屬陶瓷。

開采所得的礦石要經(jīng)過(guò)分離過(guò)程，使五氧化二鉭（Ta2O5）和五氧化二鈮（Nb2O5）從其他礦物中脫離出來(lái)。加工過(guò)程的首個(gè)步驟是與氫氟酸反應(yīng)：

Ta2O5+ 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O

Nb2O5+ 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O

讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發(fā)明了產(chǎn)業(yè)規(guī)模的分離方法，利用了鈮和鉭的氟化物配合物所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似環(huán)己酮的有機(jī)溶劑把氟化物從水溶液中萃取出來(lái)，再用水將鈮和鉭的配合物從有機(jī)溶劑中分別提取。加入氟化鉀能使鈮沉淀成氟化鉀配合物，而加入氨則可沉淀出五氧化二鈮：

H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF

然后：

2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O

從化合物到金屬態(tài)的還原方法有幾種。一是對(duì)K2[NbOF5]和氯化鈉的熔融混合物進(jìn)行電解，二是用鈉對(duì)氟化鈮進(jìn)行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規(guī)模生產(chǎn)中，則一般使用氫或碳對(duì)Nb2O5進(jìn)行還原。另一種方法利用鋁熱反應(yīng)，其中氧化鐵和氧化鈮與鋁反應(yīng)：

3 Nb2O5+ Fe2O3+ 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3

少量類似硝酸鈉的氧化添加劑可以加強(qiáng)以上反應(yīng)。這樣會(huì)產(chǎn)生氧化鋁和鈮鐵合金，后者可用于鋼鐵生產(chǎn)。鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。如不加入氧化鐵，鋁熱反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生鈮金屬，不過(guò)要經(jīng)純化過(guò)程才可制成具超導(dǎo)性質(zhì)的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經(jīng)銷商所用的方法是真空電子束熔煉。

截至2013年，巴西冶金及礦業(yè)有限公司（葡萄牙語(yǔ)：Cia.Brasileira de Metalurgia & Minera??o）控制了世界85%的鈮生產(chǎn)。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局估計(jì)，鈮產(chǎn)量從2005年的38,700噸升至2006年的44,500噸。全球鈮資源存量估計(jì)有440萬(wàn)噸。在1995至2005年間，產(chǎn)量從17,800噸上升至雙倍以上。2009年至2011年，產(chǎn)量維持在每年63,000噸的穩(wěn)定狀態(tài)。

化合物

鈮在很多方面都與鉭及鋯十分相似。它會(huì)在室溫下與氟反應(yīng)，在200°C下與氯和氫反應(yīng)，以及在400°C下與氮反應(yīng)，產(chǎn)物一般都是間隙非整比化合物。鈮金屬在200°C下會(huì)在空氣中氧化，且能抵御熔融堿和各種酸的侵蝕，包括王水、氫氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。不過(guò)氫氟酸以及氫氟酸和硝酸的混合物則可以侵蝕鈮。

雖然鈮可以形成氧化態(tài)為+5至?1的各種化合物，但它最常見(jiàn)的還是處于+5氧化態(tài)。氧化態(tài)低于+5的鈮化合物中都含有鈮﹣鈮鍵。

氧化物及硫化物

鈮的氧化物可以有以下的氧化態(tài)：+5（Nb2O5）、+4（NbO2）和+3（Nb2O3），另外較罕見(jiàn)的有+2態(tài)（NbO）。五氧化二鈮是最常見(jiàn)的鈮氧化物，鈮金屬及所有鈮化合物的制備都需從其開始。要制成鈮酸鹽，可將五氧化二鈮溶于堿性氫氧化物溶液中，或熔化于堿金屬氧化物中。鈮酸鋰（LiNbO3）具有鈣鈦礦型偏三方晶系結(jié)構(gòu)，而鈮酸鑭則含孤立的NbO3?離子。其他已知化合物還包括硫化鈮（NbS2），它會(huì)形成層狀結(jié)構(gòu)。

利用化學(xué)氣相沉積法或原子層沉積法可以在物料表面加上五氧化二鈮薄層，兩種方法均用到乙醇鈮(V)在350°C以上會(huì)熱分解的原理。

鹵化物

鈮可以形成擁有+5和+4氧化態(tài)的鹵化物，以及各種亞化學(xué)計(jì)量化合物。五鹵化鈮（NbX5）含有八面體型鈮中心原子。五氟化鈮（NbF5）是一種白色固體，熔點(diǎn)為79.0°C，而五氯化鈮（NbCl5則呈黃色，熔點(diǎn)為203.4°C。兩者均可經(jīng)水解形成氧化物和鹵氧化物，例如NbOCl3。五氯化鈮也是一種具揮發(fā)性的試劑，可用于合成包括二氯二茂鈮（(C5H5)2NbCl2）在內(nèi)的各種有機(jī)金屬化合物。鈮的四鹵化物（NbX4）都是深色的聚合物，內(nèi)含鈮﹣鈮鍵，如呈黑色、具吸濕性的四氟化鈮（NbF4）和棕色的四氯化鈮（NbCl4）。

鈮的鹵化物負(fù)離子也存在，這是因?yàn)殁壍奈妍u化物都是路易斯酸。最重要的一種為[NbF7]，它是鈮和鉭的礦物分離過(guò)程中的一個(gè)中間化合物。它比對(duì)應(yīng)的鉭化合物更易轉(zhuǎn)換為氧五氟化物。其他鹵化配合物還包括[NbCl6]：

Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]

鈮還會(huì)形成多種還原鹵化物原子簇，如[Nb6Cl18]。

氮化物及碳化物

氮化鈮（NbN）在低溫下會(huì)變成超導(dǎo)體，被用在紅外線探測(cè)器中。最主要的碳化鈮是NbC，其硬度極高，是一種耐火的陶瓷材料，可用作切割工具刀頭材料。

分布

根據(jù)估算，鈮在地球地殼中的豐度為20％，在所有元素中排列第33位。部分科學(xué)家認(rèn)為，鈮在整個(gè)地球中的含量更高，但因密度高而主要聚集在地核中。鈮在自然界中不以純態(tài)出現(xiàn)，而是和其他元素結(jié)合形成礦物。這些礦物一般也含有鉭元素，例如即鈮鐵礦(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6）和鈳鉭鐵礦（(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6）。含鈮、鉭的礦物通常是偉晶巖和堿性侵入巖中的副礦物。其他礦物還有鈣、鈾和釷以及稀土元素的鈮酸鹽，例如燒綠石（(Na,Ca)2Nb2O6(OH,F)）和黑稀金礦（(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6）等。這

巴西和加拿大擁有最大的燒綠石礦藏。兩國(guó)在1950年代發(fā)現(xiàn)這些礦藏，至今仍是鈮精礦的最大產(chǎn)國(guó)。世界最大礦藏位于巴西米納斯吉拉斯州阿拉沙的一處碳酸鹽侵入巖地帶，屬于CBMM（巴西礦物冶金公司）；另一礦藏位于戈亞斯，屬于英美資源，同樣是碳酸鹽侵入巖。以上兩個(gè)礦場(chǎng)的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的75%。第三大礦場(chǎng)位于加拿大魁北克省薩格奈附近，產(chǎn)量占世界7%。

應(yīng)用

超導(dǎo)應(yīng)用

人們很早以前就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降低到接近絕對(duì)零度的時(shí)俟，有些物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生突然的改變，變成一種幾乎沒(méi)有電阻的“超導(dǎo)體”。物質(zhì)開始具有這種奇異的“超導(dǎo)”性能的溫度叫臨界溫度。不用說(shuō)，各種物質(zhì)的臨界溫度是不一樣的。

要知道，超低溫度是很不容易得到的，人們?yōu)榇硕冻隽司薮蟮拇鷥r(jià)；越向絕對(duì)零度接近，需要付出的代價(jià)越大。所以我們對(duì)超導(dǎo)物質(zhì)的要求，當(dāng)然是臨界溫度越高越好。

具有超導(dǎo)性能的元素不少，鈮是其中臨界溫度最高的一種。而用鈮制造的合金，臨界溫度高達(dá)絕對(duì)溫度十八點(diǎn)五到二十一度，是目前最重要的超導(dǎo)材料。

人們?cè)?jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：把一個(gè)冷到超導(dǎo)狀態(tài)的金屬鈮環(huán)，通上電流然后再斷開電流，然后，把整套儀器封閉起來(lái)，保持低溫。過(guò)了兩年半后，人們把儀器打開，發(fā)現(xiàn)鈮環(huán)里的電流仍在流動(dòng)，而且電流強(qiáng)弱跟剛通電時(shí)幾乎完全相同！

從這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看出，超導(dǎo)材料幾乎不會(huì)損失電流。如果使用超導(dǎo)電纜輸電，因?yàn)樗鼪](méi)有電阻，電流通過(guò)時(shí)不會(huì)有能量損耗，所以輸電效率將大大提高。

有人設(shè)計(jì)了一種高速磁懸浮列車，它的車輪部位安裝有超導(dǎo)磁體，使整個(gè)列車可以浮起在軌道上約十厘米。這樣一來(lái)，列車和軌道之間就不會(huì)再有摩擦，減少了前進(jìn)的阻力。一列乘載百人的磁懸浮列車，只需一百馬力的推動(dòng)力，就能使速度達(dá)到每小時(shí)五百公里以上。

用一條長(zhǎng)達(dá)二十公里的鈮錫帶，纏繞在直徑為一點(diǎn)五米的輪緣上，繞組能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈而穩(wěn)定的磁場(chǎng)，足以舉起一百二十二公斤的重物，并使它懸浮在磁場(chǎng)空間里。如果把這種磁場(chǎng)用到熱核聚變反應(yīng)中，把強(qiáng)大的熱核聚變反應(yīng)控制起來(lái)，那就有可能給我們提供大量的幾乎是無(wú)窮無(wú)盡的廉價(jià)電力。

人們?cè)免夆伋瑢?dǎo)材料制成了一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)很多，比如說(shuō)體積小，重量輕，成本低，與同樣大小的普通發(fā)電機(jī)相比，它發(fā)的電量要大一百倍。

高溫合金

世界上很大一部份鈮以純金屬態(tài)或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態(tài)，用于生產(chǎn)鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用于噴射引擎、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結(jié)構(gòu)中會(huì)形成γ相態(tài)。這類合金一般含有最高6.5%的鈮。Inconel718合金是其中一種含鈮鎳基合金，各元素含量分別為：鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。應(yīng)用包括作為高端機(jī)體材料，如曾用于雙子座計(jì)劃。

鈮基合金

C-103是一種鈮合金，它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦，可用于液態(tài)火箭推進(jìn)器噴管，例如阿波羅登月艙的主引擎。阿波羅服務(wù)艙則使用另一種鈮合金。由于鈮在400°C以上會(huì)開始氧化，所以為了防止它變得易碎，須在其表面涂上保護(hù)涂層。

醫(yī)療應(yīng)用

鈮在外科醫(yī)療上也占有重要地位，它不僅可以用來(lái)制造醫(yī)療器械，而且是很好的“生物適應(yīng)性材料”，因?yàn)樗袠O好的抗蝕性，不會(huì)與人體里的各種液體物質(zhì)發(fā)生作用，并且?guī)缀跬耆粨p傷生物的機(jī)體組織，對(duì)于任何殺菌方法都能適應(yīng)，所以可以同有機(jī)組織長(zhǎng)期結(jié)合而無(wú)害地留在人體里。

鋼鐵應(yīng)用

在鋼的各種微合金化元素中，廢鈮是最有效的微合金化元素，鈮的作用如此之大，以至于鐵原子中含有豐富的鈮原子，就能達(dá)到改善鋼性能的目的。實(shí)際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮，就足以改變鋼的力學(xué)性能。例如：當(dāng)加入0.1%的合金化元素時(shí)，提高鋼的屈服強(qiáng)度依次為：鈮118MPa；釩71.5MPa；鉬40MPa；錳17.6MPa；鈦為零。實(shí)際上鋼中只需加入0.03%—0.05%Nb，鋼的屈服強(qiáng)度便可提高30%以上。而鋼的成本每噸僅增1美元。例如：普通中碳鋼的屈服強(qiáng)度一般為250MPa，加入微量鈮可使強(qiáng)度提高到350—800MPa。

鈮作為微合金化元素加入鋼中并不改變鐵的結(jié)構(gòu)，而是與鋼中的碳#氮#硫結(jié)合，改變鋼的顯微結(jié)構(gòu)。鈮對(duì)鋼的強(qiáng)化作用主要是的是細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化，鈮能和鋼中的碳氮生成穩(wěn)定的碳化物和碳氮化物。而且還可以使碳化物分散并形成具有細(xì)晶化的鋼。

鈮還可以通過(guò)誘導(dǎo)析出和控制冷卻速度，實(shí)現(xiàn)析出物彌散分布。在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整鋼的韌性水平。因此，加入鈮不僅可以提高鋼的強(qiáng)度，還可以提高鋼的韌性、抗高溫氧化性和耐蝕性!降低鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度，獲得好的焊接性能和成型性能

電瓷

鈮酸鋰是一種電鐵性物質(zhì)，在手提電話和光調(diào)變器中以及表面聲波設(shè)備的制造上有廣泛的應(yīng)用。它的晶體結(jié)構(gòu)屬于ABO3型，與鉭酸鋰和鈦酸鋇相同。鈮可以代替鉭電容器中的鉭，降低成本，但鉭電容器仍較為優(yōu)勝。

錢幣

在錢幣上，鈮有時(shí)會(huì)與金和銀一起用在紀(jì)念幣上作貴重金屬。例如，奧地利自2003年起，生產(chǎn)了一系列銀鈮歐羅幣，其顏色是陽(yáng)極化過(guò)程形成的氧化物表層衍射所產(chǎn)生的。2012年，共有十種中心顏色不同的錢幣，共包括藍(lán)、綠、棕、紫和黃。另外含有鈮的錢幣還有2004年的奧地利賽梅林鐵路150周年紀(jì)念幣，以及2006年歐洲衛(wèi)星導(dǎo)航紀(jì)念幣。2011年，加拿大皇家造幣廠開始鑄造稱為“狩獵月”（Hunter's Moon）的5加元純銀和鈮幣。其中的鈮經(jīng)過(guò)特殊的氧化過(guò)程，所以沒(méi)有兩件成品是完全一樣的。

其他

鈮（或摻有1%鋯）是高壓鈉燈電弧管的密封材料，因?yàn)殁壍臒崤蛎浵禂?shù)與經(jīng)燒結(jié)的礬土弧光燈陶瓷材料非常相近。這種用于鈉燈的陶瓷可以抵御化學(xué)侵蝕，也不會(huì)與燈內(nèi)的高溫鈉液體和氣體產(chǎn)生還原反應(yīng)。鈮也被用在電弧焊條上，用來(lái)焊接某些穩(wěn)定化不銹鋼。一些大型水箱的陰極保護(hù)系統(tǒng)中以鈮作為陽(yáng)極的材料，陽(yáng)極一般再鍍上一層鉑。

危害性

鈮元素沒(méi)有已知的生物用途。鈮粉末會(huì)刺激眼部和皮膚，并有可能引發(fā)火災(zāi)；但成塊鈮金屬則完全不影響生物體（低過(guò)敏性），因此是無(wú)害物質(zhì)。鈮常見(jiàn)于首飾中，而一些醫(yī)學(xué)植入物也含有鈮。

某一些鈮化合物具有毒性，但一般人很難接觸到這些物質(zhì)。鈮酸鹽和氯化鈮都可溶于水，科學(xué)家已在老鼠身上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，觀察短期和長(zhǎng)期接觸這些化合物所帶來(lái)的效果。對(duì)于老鼠，單次注入五氯化鈮或鈮酸鹽的半數(shù)致死量（LD50）為10至100mg/kg之間。經(jīng)口服的毒性較低，對(duì)于老鼠的LD50值在七天后為940mg/kg。

鈮