Несколько типов металлических сплавов ванадия производятся промышленным способом для различных применений. Ванадий чаще всего сплавляют с железом в различных стальных сплавах, но его также смешивают с такими материалами, как титан и галлий. . Металлический ванадий используется из-за его высокой прочности и способности сохранять эту прочность при высоких температурах. Некоторые сплавы ванадия также обладают другими полезными свойствами, такими как сверхпроводимость и коррозионная стойкость.
Ванадий — металл серебристо-серого цвета. Это элемент 23 в периодической таблице, и его наиболее распространенная форма имеет атомный вес 50,9. Он мягкий и пластичный, с температурой плавления 3470°F (1910°C или 2183°K). Он никогда не встречается в чистом виде в природе и извлекается для использования человеком из минералов, таких как ванадинит, магнетит, и каротин, обычно в форме оксида ванадия (V205), также называемого пятиокисью ванадия. Он состоит из двух природных изотопов, при этом подавляющее большинство ванадия находится в форме ванадия-51, который стабилен, и небольшой процент в виде радиоактивного изотопа ванадий-50.
Сплав железа с ванадием, состоящий не менее чем из 35 процентов ванадия, называется феррованадием. Феррованадий используется в производстве сталей из ванадия и железа, что является основным применением металлического ванадия. Эти стальные сплавы также иногда включают другие легирующие металлы, такие как никель, алюминий и хром.
Ванадий придает стали большую прочность и лучшие характеристики при высоких температурах. углеродистая ванадиевая сталь содержит очень небольшое количество ванадия, примерно от 0,15 до 0,25 процента. Быстрорежущие инструментальные стали могут иметь гораздо более высокое содержание металлического ванадия, до 14,5%. Сплавы стали, содержащие ванадий, часто используются в приложениях, требующих прочности и термостойкости, таких как режущие инструменты и детали двигателей.
Ванадий также используется в титановых сплавах, обычно в сочетании с металлическим алюминием. Эти сплавы, которые обычно содержат около 4 процентов ванадия, дороги, но могут иметь превосходную прочность и ударную вязкость, которые сохраняются при очень высоких температурах. Они также легкие и устойчивы к коррозии. Титановые сплавы, содержащие ванадий, обычно используются в аэрокосмической и военной промышленности, где требуется высокая термостойкость, например, в двигателях и турбинах, а также в двигателях высокопроизводительных автомобилей. Они также обладают высокой биосовместимостью, что означает, что они не оказывают токсического воздействия на живые ткани и не вызывают повреждающих реакций иммунной системы, поэтому их часто используют в имплантируемых медицинских устройствах.
Ванадий в сплаве с галлием представляет собой сверхпроводящий сплав, используемый в сверхпроводящих магнитах. Сверхпроводник — это материал, который проводит электричество без электрического сопротивления при очень низких температурах. Ванадий-галлий становится сверхпроводящим при температуре всего 14,2° Кельвина выше абсолютного нуля (-434,1°F или -258,9°C). Сплавы ванадий-галлий также могут содержать небольшое количество других элементов, таких как ниобий, олово или платина.