Métallurgie du zirconium et du hafnium

Les éléments zirconium de numéro atomique 40 et hafnium de numéro atomique 72 forment avec le titane, élément de numéro atomique 22, les trois seuls éléments stables de la colonne 4 de la classification périodique de Mendeleïev, ayant le même nombre d’électrons sur la couche externe et donc des propriétés chimiques voisines :

Ti : (Ar) 3 d   ² 4 s   ² manquent 8 électrons sur la sous-couche 3 d,

Zr : (Kr) 4 d   ² 5 s   ² manquent 8 électrons sur la sous-couche 4 d,

Hf : (Xe) 4f   ¹⁴ 5 d   ² 6 s   ² manquent 8 électrons sur la sous-couche 5 d.

À noter que le quatrième élément de cette colonne est le rutherfordium, de numéro atomique 104, le premier transactinide se désintégrant spontanément par fission :

Ces trois éléments Ti-Zr-Hf forment un remarquable trio de métaux réactifs dont les propriétés chimiques sont très voisines, ce qui rend d’ailleurs leur séparation très difficile. Ce sont aussi des métaux jeunes dont l’essor industriel a commencé seulement à partir de 1950-1960 avec le développement des industries de pointe comme l’aéronautique, le nucléaire ou le génie chimique.

Si leurs propriétés chimiques sont voisines, leurs applications principales se sont révélées fondamentalement différentes, en relation directe avec leurs propriétés physiques. Le titane est un métal léger de masse volumique 4,5 (g/cm ³ ). Grâce à leurs résistances spécifiques très élevées, les alliages de Ti sont utilisés principalement dans la construction aéronautique et spatiale