Vilka är de olika typerna av vanadinmetall?

Flera typer av vanadinmetallegeringar tillverkas industriellt för ett antal olika applikationer. Vanadin är oftast legerat med järn i olika stållegeringar, men det är även legerat med material som titan och gallium. Vanadinmetall används för sin höga hållfasthet och dess förmåga att bibehålla den styrkan vid höga temperaturer. Vissa vanadinlegeringar har även andra användbara egenskaper, såsom supraledning och korrosionsbeständighet.

Vanadin är en silvergrå metall. Det är element 23 i det periodiska systemet, och dess vanligaste form har en atomvikt på 50.9. Den är mjuk och formbar, med en smältpunkt på 3470°F (1910°C, eller 2183°K). Det finns aldrig i rent tillstånd i naturen och utvinns för mänskligt bruk från mineraler som vanadinit, magnetit och karotit, vanligtvis i form av vanadinoxid (V205), även kallad vanadinpentoxid. Den har två naturliga isotoper, med den stora majoriteten av vanadin i form av vanadin-51, som är stabilt, och en liten andel i form av den radioaktiva isotopen vanadin-50.

En järn-vanadinlegering gjord av minst 35 procent vanadin kallas ferrovanadium. Ferrovanadium används vid tillverkning av stål gjorda av vanadin och järn, den primära användningen för vanadinmetall. Dessa stållegeringar inkluderar ibland även andra legeringsmetaller, såsom nickel, aluminium och krom.

Vanadin ger stålet större styrka och bättre prestanda vid höga temperaturer. Vanadinstål med hög kolhalt har mycket små mängder vanadin, cirka 0.15 procent till 0.25 procent. Höghastighetsverktygsstål kan ha mycket högre vanadinmetallhalt, så mycket som 14.5 procent. Stållegeringar som innehåller vanadin används ofta i applikationer som kräver styrka och motståndskraft mot värme, såsom skärverktyg och motordelar.

Vanadin används också i titanlegeringar, vanligtvis i kombination med metallen aluminium. Dessa legeringar, som vanligtvis är runt 4 procent vanadin, är dyra men kan ha utmärkt hållfasthet och seghet som bibehålls vid mycket höga temperaturer. De är också lätta och motståndskraftiga mot korrosion. Titanlegeringar som innehåller vanadin används vanligtvis för flyg- och militära tillämpningar som kräver hög värmebeständighet, såsom i motorer och turbiner och i motorer i högpresterande bilar. De har också hög biokompatibilitet, vilket innebär att de inte har toxiska effekter på levande vävnader eller orsakar skadliga immunsystemsvar, och används därför ofta i implanterad medicinsk utrustning.

Vanadin legerat med gallium är en supraledande legering som används i supraledande magneter. En supraledare är ett material som leder elektricitet utan elektriskt motstånd vid mycket låga temperaturer. Vanadin-gallium blir supraledande vid en temperatur på endast 14.2° Kelvin över absoluta nollpunkten (-434.1°F, eller -258.9°C). Vanadin-galliumlegeringar kan också innehålla små mängder av andra grundämnen som niob, tenn eller platina.