Diversi tipi di leghe metalliche di vanadio sono prodotti industrialmente per una serie di applicazioni diverse. Il vanadio è più comunemente legato al ferro in varie leghe di acciaio, ma è anche legato a materiali come il titanio e il gallio. Il metallo di vanadio viene utilizzato per la sua elevata resistenza e la sua capacità di mantenere tale resistenza alle alte temperature. Alcune leghe di vanadio hanno anche altre proprietà utili, come la superconduttività e la resistenza alla corrosione.
Il vanadio è un metallo grigio argento. È l’elemento 23 della tavola periodica e la sua forma più comune ha un peso atomico di 50.9. È morbido e duttile, con un punto di fusione di 3470°F (1910°C, o 2183°K). Non si trova mai allo stato puro in natura e viene estratto per uso umano da minerali come vanadinite, magnetite e carotite, solitamente sotto forma di ossido di vanadio (V205), chiamato anche pentossido di vanadio. Ha due isotopi naturali, con la stragrande maggioranza di vanadio sotto forma di vanadio-51, che è stabile, e una piccola percentuale sotto forma di isotopo radioattivo vanadio-50.
Una lega ferro-vanadio composta da almeno il 35 percento di vanadio è chiamata ferrovanadio. Il ferrovanadio è utilizzato nella produzione di acciai a base di vanadio e ferro, l’uso principale per il metallo vanadio. Queste leghe di acciaio a volte includono anche altri metalli in lega, come nichel, alluminio e cromo.
Il vanadio conferisce all’acciaio una maggiore resistenza e migliori prestazioni alle alte temperature. Gli acciai al vanadio ad alto tenore di carbonio hanno quantità molto piccole di vanadio, dallo 0.15% allo 0.25% circa. Gli acciai per utensili ad alta velocità possono avere un contenuto di metallo vanadio molto più elevato, fino al 14.5%. Le leghe di acciaio contenenti vanadio sono spesso utilizzate in applicazioni che richiedono forza e resistenza al calore, come utensili da taglio e parti di motori.
Il vanadio è utilizzato anche nelle leghe di titanio, solitamente in combinazione con l’alluminio metallico. Queste leghe, che di solito contengono circa il 4% di vanadio, sono costose ma possono avere un’eccellente resistenza e tenacità che vengono mantenute a temperature molto elevate. Sono inoltre leggere e resistenti alla corrosione. Le leghe di titanio contenenti vanadio sono comunemente utilizzate per applicazioni aerospaziali e militari che richiedono un’elevata resistenza al calore, come nei motori e nelle turbine, e nei motori delle automobili ad alte prestazioni. Hanno anche un’elevata biocompatibilità, il che significa che non hanno effetti tossici sui tessuti viventi o causano risposte dannose del sistema immunitario, e quindi sono spesso utilizzati nei dispositivi medici impiantati.
Il vanadio in lega con gallio è una lega superconduttrice utilizzata nei magneti superconduttori. Un superconduttore è un materiale che conduce elettricità senza resistenza elettrica a temperature molto basse. Vanadio-gallio diventa superconduttivo a una temperatura di soli 14.2° Kelvin sopra lo zero assoluto (-434.1°F, o -258.9°C). Le leghe vanadio-gallio possono anche contenere piccole quantità di altri elementi come niobio, stagno o platino.