Большая Советская Энциклопедия (ТА)

Применение. Т. обладает комплексом ценных свойств — хорошей пластичностью, прочностью, свариваемостью, коррозионной устойчивостью при умеренных температурах, тугоплавкостью, низким давлением пара, высоким коэффициентом теплопередачи, небольшой работой выхода электронов, способностью образовывать анодную плёнку (Ta₂ O₃ ) с особыми диэлектрическими характеристиками и «уживаться» с живой тканью организма. Благодаря этим свойствам Т. находит применение в электронике, химическом машиностроении, ядерной энергетике, в металлургии (производство жаропрочных сплавов, нержавеющих сталей), в медицине; в виде TaC его применяют в производстве твёрдых сплавов. Из чистого Т. изготовляют электрические конденсаторы для полупроводниковых приборов, детали электронных ламп, коррозионноустойчивую аппаратуру для химической промышленности, фильеры в производстве искусственного волокна, лабораторную посуду, тигли для плавки металлов (например, редкоземельных) и сплавов, нагреватели высокотемпературных печей; теплообменники для ядерно-энергетических систем. В хирургии листы, фольгу, проволоку из Т. применяют для скрепления костей, нервов, наложения швов и др. Применение находят танталовые сплавы и соединения.

Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973.,

О. П. Колчин.

Танталит

Тантали'т, минерал из группы сложных окислов: крайний член изоморфного ряда колумбит — танталит (см. Колумбит ). Химический состав (Fe, Mn)(Ta, Nb)₂ O₆ . В Т. тантал (в массовых %) преобладает над Nb. Разновидности Т. — ферротанталит (FeO: MnO>3: 1, содержание FeO достигает 14%), манганотанталит (MnO: FeO>3: 1, содержание MnO достигает 14%); в качестве примесей присутствуют Ca, Mg, Sn, Ti, W, U, Th и др. Кристаллизуется в ромбической системе; структурный тип колумбита. Кристаллы таблитчатые, игольчатые. Цвет чёрный, сероватый, бурый, красно-коричневый. В ряду колумбит — танталит с ростом содержания Ta₂ O₅ закономерно изменяются физические свойства: Т. характеризуется большей твёрдостью (до 6,5 по минералогической шкале) и плотностью (7000—8200 кг/м³ ). От колумбита Т. отличается оптическими константами в инфракрасной области спектра. Генетически связан с гранитами, пегматитами (редко-метальными, мусковитовыми, кварц-полевошпатовыми и др.), карбонатитами и щелочными породами; в пегматитах Т. кристаллизуется в более поздней стадии, чем колумбит, ассоциируя с альбитом, лепидолитом, бериллом и др. Т. устойчив к выветриванию и концентрируется в россыпях , откуда он в основном и добывается. Используется как сырьё для извлечения тантала.

Танталова пещера

Танта'лова пеще'ра (Tantalh"ohle), карстовая пещера в Зальцбургских Альпах (горы Хаген), в Австрии. Длина 16 км. Выработана в известняках триаса. Полости пещеры уходят вглубь от поверхности на 440 м. Туризм.

Танталовые руды

Танта'ловые ру'ды, природные минеральные образования, содержащие Та в таких соединениях и количествах, при которых промышленное извлечение его технически возможно и экономически целесообразно. Различают собственно Т. р., в которых Ta₂ O₅ : Nb₂ O₅ ³ 1, и комплексные тантало-ниобиевые руды (см. Ниобиевые руды ). Главные минералы Т. р.: колумбит-танталит (30—45% Ta₂ O₅ ), танталит и манганотанталит (45—80% Ta₂ O₅ ), воджинит (Та, Sn, Mn)₃ O₆ (60—85% Ta₂ O₅ ), микролит Ca₂ (Ta, Nb)₂ O₆ (F, OH) (50— 80% Ta₂ O₅ ) и др. Главные минералы тантало-ниобиевых руд, из которых наряду с Nb извлекают значительно более дорогой Та, — колумбит (5—30% Ta₂ O₅ ), гатчеттолит (Ca, TR, U)₂ (Nb, Та)₂ O₆ (F, OH)xn H₂ O (8—28% Ta₂ O₅ ), тантал-содержащий пирохлор (1—4% Ta₂ O₅ ), лопарит (0,4—0,8% Ta₂ O₅ ), и ксиолит (Nb, Та, Sn, W, Sc)₃ O₆ . Среднее содержание Ta₂ O₅ в Т. р. 0,012—0,03%, редко 0,24% (Берник-Лейк, Канада); тантало-ниобиевые руды содержат 0,02—0,05% Ta₂ O₅ .

Выделяют несколько основных промышленных и генетических типов месторождений Т. р. Редкометальные пегматиты натро-литиевого типа (см. Пегматиты ). Т. р. обычно представлены зональными жильными телами (от первых сотен м до 1—2 км ), состоящими из альбита, микроклина, кварца, в меньшей степени сподумена или петалита (LiAlSi₄ O₁₀ ). Танталовая минерализация характеризуется соотношением Ta₂ O₅ : Nb₂ O₅ от 1: 1 до 3: 1 и представлена минералами группы колумоита-танталита, воджинитом, иксиолитом, микролитом и др. Редкометальные танталоносные граниты (апограниты) представлены небольшими штоками и куполами микроклин-кварцальбитовых гранитов, часто обогащенных топазом и литиевыми слюдами, содержащими тонкую вкрапленность колумоита-танталита, микролита. Коры выветривания, делювиально-аллювиальные и аллювиальные россыпи, возникающие в связи с разрушением пегматитов, содержат касситерит и минералы группы колумбита-танталита. Из комплексных концентратов россыпей выплавляют черновое олово, при этом получают шлаки, содержащие от 1 до 7% Ta₂ O₅ . Лопарит-содержащие нефелиновые сиениты состава луявритов, фойялитов. Кроме того, в промышленое использование вовлекаются месторождения комплексных тантало-ниобиевых руд, представленных карбонатитами и ассоциирующими с ними форстерит-апатит-магнетитовыми породами; микроклин-альбитовыми рибекитовыми щелочными гранитами и граносиенитами и др. Некоторое количество Та извлекается также из вольфрамитов грейзеновых месторождений.

Т. р. обогащаются гравитационными методами; при весьма тонкой вкрапленности применяется флотация. Концентраты содержат от 13—15% (3-й сорт) до 26% (2-й сорт) и 40% Ta₂ O₅ (1-й сорт); концентраты, получаемые из тантало-ниобиевых руд, — от 0,4—0,6% до 1—4% Ta₂ O₅ .

Крупнейшие зарубежные месторождения Т. р. находятся в Канаде (Манитоба, Берник-Лейк), Бразилии (Параиба, Риу-Гранди-ду-Норти), Заире (Шаба), Нигерии, Южной Родезии (Бикита), Австралии (Пилбара, Гринбушес), Малайзии и Таиланде (танталсодержащие оловянные россыпи). Мировое производство тантала в 1973 составило 900 т (из них в США 600 т ). Запасы (в месторождениях капиталистических и развивающихся стран), заключённые только в Т. р., составляют около 100 тысяч т Ta₂ O_5.

Лит.: Гинзбург А. И., Фельдман Л. Г., Месторождения тантала и ниобия, в кн.: Рудные месторождения СССР, т. 3, М., 1974.

А. И. Гинзбург.

Танталовые сплавы

Танта'ловые спла'вы, сплавы на основе тантала . Кристаллическая структура тантала, размеры атома (атомный радиус 1,46

), положение в ряду электроотрицательности определяют его склонность образовывать со многими металлами твёрдые растворы и металлиды . Непрерывные ряды твёрдых растворов тантал образует с металлами, имеющими изоморфную кристаллическую структуру, примерно тот же размер атома и близко расположенными в ряду электроотрицательности, например с Nb, W, Mo, V, b-Ti и др. Ограниченные твёрдые растворы и металлиды образуются при большем различии в размерах атома и электроотрицательности, например с Al, Au, Be, Si, Ni. С Li, К, Na, Mg и некоторыми др. элементами тантал практически не образует ни твёрдых растворов, ни соединений.

Т. с. характеризуются высокими механическими свойствами при обычной температуре, жаропрочностью, коррозионной устойчивостью; они более экономичны, чем чистый тантал. Очень важны Т. с. с ниобием, наиболее близкие по свойствам к танталу, которые могут заменить дефицитный тантал во многих областях его применения. Особый интерес представляют жаропрочные Т. с. Тантал наряду с вольфрамом, молибденом и ниобием относят к «большой четвёрке» металлов, наиболее перспективных для создания на их основе высокотемпературных конструкционных материалов для самолётов, ракет, космических кораблей и т. п. Обычно тантал легируют W, Mo, V, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Cr, С и др. элементами. Из многих жаропрочных Т. с. наиболее важны сплавы с вольфрамом. Так, предел прочности при растяжении сплава с 10% W равен (Мн/м² ) 1265 (20 °С), то есть намного больше, чем для тантала; 661 (980 °С); 148 (1430 °С); 84 (1650 °С), или соответственно 126,5; 66,1; 14,8 и 8,4 кгс/мм², относительное удлинение при тех же температурах 4,0; 4,2; 17,0 и 33,0%. Этот сплав более пластичен, чем вольфрам, не уступает ему по прочности и превосходит по сопротивлению окислению при температурах до 2800 °С; из него изготовляют детали камеры сгорания и сопла реактивных двигателей, передние кромки оперения самолётов. Для тех же целей применяют сплав с 8% W и 2% Hf, имеющий по сравнению со всеми другими деформируемыми жаропрочными сплавами наибольшую удельную прочность при высоких температурах. Пластичный сплав с 8% W и 2,5% Re предложен для изготовления нагревателей промышленных печей, теплозащитной обшивки и деталей ядерных силовых установок космических аппаратов.

В электронной технике применяют Т. с. с высокими электрическим сопротивлением и термоэмиссионными свойствами, содержащие до 7,5% W. По коррозионной стойкости Т. с., как правило, не могут конкурировать с чистым танталом, но иногда легированием удаётся повысить коррозионную стойкость металла; например, Т. с., содержащие более 18% W, почти не корродируют в 20%-ной плавиковой кислоте.

В производстве высокотемпературных и др. материалов перспективны бериллид тантала (в конструкциях авиационной и космической техники для изготовления деталей, работающих при температурах около 1500 °С), бориды тантала (покрытие листов тантала, контактирующих с расплавленными ураном и кальцием), силициды, нитриды и карбиды (материал оболочки тепловыделяющих элементов ) тантала. Карбид TaC — важная составная часть некоторых металлокерамических твёрдых сплавов; например, в Японии в 1972 из общего количества потребленного тантала, равного 83т, 40т израсходовано в твердосплавной промышленности, а в США в 1973 из 600 т тантала 85—90 т использовано в виде карбида в производстве твёрдых сплавов. Ферротанталониобий иногда применяют для присадки в некоторые стали с целью предотвращения межкристаллитной коррозии и улучшения др. свойств, но из-за дефицитности тантала в этом случае предпочтительнее феррониобий. Дефицитность и относительно высокая стоимость тантала препятствуют его широкому применению и в виде Т. с.

Лит.: Тугоплавкие материалы в машиностроении. Справочник, М., 1967.

О. П. Колчин.

Тантало-ниобаты

Танта'ло-ниоба'ты, группа минералов — природных комплексных соединений, в которых комплексообразователями являются Ta и Nb. Обобщённая формула A_n B_m X_p , где А — катионы крупного (Ca²⁺ , TR³⁺ , U⁴⁺ , Th⁴⁺ , Na⁺ , реже Pb²⁺, Sb³⁺ , Bi³⁺ ) или среднего (Fe²⁺ , Mn²⁺ , Mg²⁺ ) размера, В — Nb⁵⁺ , Ta⁵⁺ , замещаемые Ta⁵⁺ , Sn⁴⁺ , Fe³⁺ ; X — O^2- , OH^– , F^– . При близкой степени ковалентности связи между анионами Х и катионами групп А и В Т.-н. приближаются к сложным окислам. Класс Т.-н. охватывает более. 100 минеральных видов и их разновидностей. Главные минералы: колумбит , танталит , лопарит , пирохлор , иксиолит (Nb, Ta, Sn, W, Sc)₃ O₆ , самарскит , эвксенит (Y, TR)(Nb, Ta, Ti)₂ O₆ , микролит Са₂ (Та, МЬ)₂ О₆ (F, ОН) и др. В основе структуры Т.-н. лежат ниобиево (тантало)-кислородные октаэдры (Nb, Ta) O₆ , связанные между собой катионами группы А.

Т.-н., содержащие U, Th и TR, метамиктны, сильно радиоактивны и содержат переменное количество воды; обычны полиморфные модификации. Т.-н. образуют мелкую вкрапленность, крупные выделения редки (кристаллы типичны для лопарита, пирохлора, колумбит-танталита). Окраска чёрная, темно-бурая, буровато-жёлтая; окрашен в светло-жёлтые тона симпсонит, в розовые — манганотанталит. Обычно полупрозрачны или слабо просвечивают, блеск — стеклянный, у метамиктных разностей — смолистый. Твёрдость по минералогической шкале 4,5—8, чаще 5—6, у метамиктных Т.-н. она понижена. Плотность 3500—9000 кг/м³ (зависит от содержания Ta и Ti). Т.-н., содержащие Fe, Mn и TR, слабо магнитны.

Т.-н. — акцессорные минералы в гранитах, нефелиновых сиенитах; образуют повышенные концентрации в гранитных пегматитах, щелочных пегматитах, редкометальных альбитизированных гранитах, полевошпатовых метасоматитах, карбонатитах, луявритах и фойяитах. Сырьё для получения Ta, Nb, TR (см. Ниобиевые руды , Танталовые руды ).

Лит.: Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов, т. 2, М., 1964, раздел 11.