1923年,瑞典化学家G.C.德赫维西(De Hevesy)和荷兰物理学家D.科斯特(Coster)在锆石中发现铪元素。自然界中铪与锆共生,铪/锆原子数比为0.02,矿石有锆石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)。铪为银灰色金属,密排六方晶体结构,化学性质类似锆,为周期表上的同类元素。铪是锆生产过程中的副产品,通常用溶剂萃取法进行锆铪分离。商品铪中含有2%~4%的锆。铪-锆系中α-β两相都是完全固溶体型。铪中含有少量锆,使熔点及转变点温度下降,但对物理性能无明显影响。铪的生产流程与锆相同。氧化铪经氯化、还原生成海绵铪,而后进行真空电弧或碘化法精炼。
铪容易进行锻造、挤压和拉伸等。热加工可在1203~1223开下进行。每经30%冷加工度需进行消除应力退火。再结晶温度为973~1073开。在1113开短时加热,可获得消除应力退火状态,1203开加热可获得完全退火状态。铪的机械性能受织构影响很大。铪-铪、铪-锆可在惰性气体保护下进行焊接。
铪是反应堆内控制材料之一,是水堆控制棒的主要材料。铪用作控制棒材料有以下特点:①铪有很高的热中子吸收截面,对超热中子也有很大的吸收截面,且在较宽的能谱范围内其中子吸收能力都很强,适于作控制材料。②铪的6种同位素都有较大的吸收截面,且一种同位素吸收中子经(n,γ)反应后生成的下一代同位素仍能有效地吸收中子;(n,γ)反应链中产生的镥-175(175Lu)、钽-181(181Ta)在控制元件表面浓度较高,但对耐蚀性能无不良影响。因此使用寿命长,铪在压水堆中工作期大约可达20年。③铪具有较高的力学性能,塑性好,容易加工成形。另外,铪耐辐照、抗氧化,在高温水中也显示出良好的耐蚀性,因此能以金属形式且不需要包壳的情况下应用。④铪在高温水、氦和钠中都具有很好的抗腐蚀性能。⑤铪的熔点高,热膨胀系数小,这能增强控制棒使用时的热稳定性,避免控制棒与导向管内壁胀结或粘连。
铪在核反应堆发展初期广泛用作压水堆控制棒材料,适合长期服役,但因其价格昂贵,比重大,逐渐被银铟镉(Ag-In-Cd)合金取代。现一般用作船用动力堆的控制棒材料。铪可用作灯丝和X射线管的阴极材料,以及超耐热合金的添加剂。铪与钨或钼的合金可做高压放电管的电极,含0.5%铪的镍铬合金可做热电丝。碳化铪(HfC)是已知的熔点最高的(4160开)二元成分耐高温材料。