Se producen industrialmente varios tipos de aleaciones de vanadio metálico para diversas aplicaciones. El vanadio se alea más comúnmente con hierro en varias aleaciones de acero, pero también se alea con materiales como el titanio y el galio. El metal vanadio se utiliza por su alta resistencia y su capacidad para mantener esa resistencia a altas temperaturas. Algunas aleaciones de vanadio también tienen otras propiedades útiles, como superconductividad y resistencia a la corrosión.
El vanadio es un metal gris plateado. Es el elemento 23 de la tabla periódica y su forma más común tiene un peso atómico de 50.9. Es suave y dúctil, con un punto de fusión de 3470 ° F (1910 ° C o 2183 ° K). Nunca se encuentra en estado puro en la naturaleza y se extrae para uso humano de minerales como vanadinita, magnetita y carotita, generalmente en forma de óxido de vanadio (V205), también llamado pentóxido de vanadio. Tiene dos isótopos naturales, con la gran mayoría de vanadio en forma de vanadio-51, que es estable, y un pequeño porcentaje en forma de isótopo radiactivo vanadio-50.
Una aleación de hierro-vanadio hecha de al menos un 35 por ciento de vanadio se llama ferrovanadio. El ferrovanadio se utiliza en la producción de aceros hechos de vanadio y hierro, el uso principal del vanadio metálico. Estas aleaciones de acero también incluyen a veces otros metales de aleación, como níquel, aluminio y cromo.
El vanadio confiere al acero una mayor resistencia y un mejor rendimiento a altas temperaturas. Los aceros de vanadio con alto contenido de carbono tienen cantidades muy pequeñas de vanadio, alrededor del 0.15 por ciento al 0.25 por ciento. Los aceros para herramientas de alta velocidad pueden tener un contenido de vanadio metálico mucho más alto, hasta un 14.5 por ciento. Las aleaciones de acero que contienen vanadio se utilizan a menudo en aplicaciones que requieren fuerza y resistencia al calor, como herramientas de corte y piezas de motores.
El vanadio también se usa en aleaciones de titanio, generalmente en combinación con el aluminio metálico. Estas aleaciones, que normalmente contienen alrededor del 4 por ciento de vanadio, son costosas pero pueden tener una resistencia y tenacidad excelentes que se mantienen a temperaturas muy altas. También son ligeros y resistentes a la corrosión. Las aleaciones de titanio que contienen vanadio se utilizan comúnmente para aplicaciones aeroespaciales y militares que requieren alta resistencia al calor, como en motores y turbinas, y en los motores de automóviles de alto rendimiento. También tienen una alta biocompatibilidad, lo que significa que no tienen efectos tóxicos en los tejidos vivos ni provocan respuestas dañinas del sistema inmunológico, por lo que a menudo se utilizan en dispositivos médicos implantados.
El vanadio aleado con galio es una aleación superconductora utilizada en imanes superconductores. Un superconductor es un material que conduce electricidad sin resistencia eléctrica a temperaturas muy bajas. El vanadio-galio se vuelve superconductor a una temperatura de solo 14.2 ° Kelvin por encima del cero absoluto (-434.1 ° F o -258.9 ° C). Las aleaciones de vanadio-galio también pueden contener pequeñas cantidades de otros elementos como niobio, estaño o platino.