Sirkonium: legerings wat daarop gebaseer is. Eienskappe, aansoek

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 13:48

Skaars, maar terselfdertyd baie belangrik in baie nywerhede, is die metaal - sirkonium - eers in 1824 geïsoleer. Dit het egter steeds 'n sekere persentasie ander elemente bevat. Eers in die 20ste eeu was dit moontlik om suiwer sirkonium te verkry, vry van verskeie onsuiwerhede. Legerings wat daarop gebaseer is, word suksesvol gebruik vir die vervaardiging van vuurvaste stowwe, skuurmiddels, keramiekverf, skuurpapier, tekstiele, deodorante en kunsmatige klippe. Natuurlik moet 'n mens nie vergeet van die hoë belangrikheid van hierdie metaal in medisyne nie. Kom meer te wete oor hom.

Ontwikkeling van metallurgie

Sirkonium is die hoofkomponent van legerings vir kernkragingenieurswese. Maar hiervoor is dit nodig dat dit so suiwer as moontlik is van verskeie onsuiwerhede. Die feit is dat daar in sirkoniumerts nie net so 'n seldsame aardelement soos hafnium is nie, maar ook stikstof, koolstof en suurstof. En sulke nie-metaal onsuiwerhede is redelik gevaarlik en kan ingesluit word in die samestelling van strukturele materiaal vir kernreaktors in 'n hoeveelheid van nie meer as miljoenste van 'n persent nie. Daarom, die verkryging van suiwer sirkonium en legerings opdie basis daarvan is 'n taamlik lang en moeisame proses. Eers word die konsentraat oopgemaak, dan word dit verryk, ongewenste onsuiwerhede en hafnium word geskei.

Suiwer sirkonium lyk soos 'n tipiese metaal. In voorkoms is dit baie soortgelyk aan staal, maar terselfdertyd meer duursaam en rekbaar. Natuurlik, in legerings wat daarop gebaseer is, kan die eienskappe daarvan aansienlik verskil, afhangende van die hoeveelheid ander elemente. Byvoorbeeld, suurstof (meer as 0,6%) sal sirkonium broser maak. Maar daar is ook 'n nadeel: die dioksied van hierdie metaal (ZrO_{2) het 'n smeltpunt van 2680 °C.}

Hoofkonstruksiemateriaal

Soos vroeër genoem, is die kernindustrie die wydste gebied waar sirkonium en sy legerings gebruik word. Hul vernaamste voordeel is dat hulle 'n klein termiese neutronvangs-deursnit (slegs 0,18 skuur), goeie korrosie-eienskappe en 'n hoë smeltpunt het. Dus, TVEL is die belangrikste konstruktiewe brandstofelement van die aktiewe sone van 'n kernreaktor, waarin kernbrandstof geplaas word. Dit is daarin dat die splyting van swaar kerne plaasvind, wat beteken dat die brandstofelement van die mees duursame en vuurvaste metaal gemaak moet word, en dit moet nie die karakter van neutronabsorpsie in die reaktor verander nie.

Dus, sirkoniumlegerings word gebruik om sy dop te maak. Die vereistes vir hulle is redelik streng. Dus, legeringselemente moet nie sy eienskappe vererger nie. Dit gaan veral oor die klein deursnit vir die vang van termiese neutrone. Sirkonium is gelegeer ten eindeonderdruk die skadelike effekte van stikstof en verbeter die korrosie-eienskappe daarvan. Baie elemente van die periodieke stelsel van Mendeleev is nie geskik nie, aangesien dit sekere kenmerke verminder.

Die bekendste legering wat gebruik word om brandstofstawe te maak, is zircaloy. Sy hooflegeringselement is tin, en hulpelemente is yster, chroom en nikkel. In Rusland word niobium meestal gebruik vir die legering van sirkonium. Dit het ook 'n lae termiese neutronvangs-deursnit, verminder waterstofopname en vorm slegs vaste oplossings. En dit verskaf op sy beurt legerings met 'n hoë rekbaarheid.

Sirkoniumlegering

Die hoë korrosiebestandheid van hierdie metaal verklaar hoekom dit so dikwels as 'n legeringselement in yster- en nie-ysterhoudende metallurgie gebruik word. Daarbenewens is dit onoplosbaar in sout- en salpetersuur en alkalië. Dus, multikomponent-legerings van sirkonium met magnesium is baie gewild. Daarbenewens verhoog legering met hierdie metaal die suurweerstand van titaan. Allooie van sirkonium met koper het 'n hoë sterkte en elektriese geleidingsvermoë. Dikwels word dit ook as 'n bymiddel in die vervaardiging van verskeie staalgrade gebruik. Dit laat jou toe om swael, stikstof en suurstof daaruit te verwyder.

Mediese bedryf

As sirkonium en sy legerings in ag geneem word, kan mens nie nalaat om nog een area van hul gebruik te noem nie. In die mediese bedryf beklee hulle ver van die laaste plek. Meer onlangs, staal entitanium legerings. In sommige gevalle het die liggaam egter hierdie metale verwerp, waarteen 'n allergiese reaksie verskyn het. Moderne medisyne gebruik sirkonium- en titanium-allooie vir die vervaardiging van krammetjies, plate, inplantings, kunsgebitte en hul fiksasiemeganismes.

Omdat hierdie metaal en sy verbindings nie irriterend is vir bene en omliggende sagte weefsels nie, is dit suksesvol in juweliersware gebruik. Sirkoniumoorbelle veroorsaak byvoorbeeld nie 'n allergiese reaksie nie en genees 'n wond op die oorlel wat nie erger as goud is nie.

Kragverbruik

Allooi van aluminium en sirkonium het baie positiewe eienskappe en word dus suksesvol in die energiebedryf gebruik. Die feit is dat staal- en koperdrade nogal baie weeg, en dikwels kan ou stutte nie so 'n las weerstaan nie. In 1960, in Japan, het 'n groep wetenskaplikes 'n reeks legerings van aluminium en sirkonium vervaardig. Hulle het vasgestel dat so 'n materiaal vir 'n lang tyd by hoë temperature (150-230 ° C) gebruik kan word en terselfdertyd sal dit redelik lig wees. Dit laat dit toe om gebruik te word vir die vervaardiging van hoë-temperatuur drade. Dit verhoog die betroubaarheid en doeltreffendheid van elektriese netwerke.

Ander toepassings vir sirkoniumverbindings en -legerings

In baie antiperspirante kan jy so 'n komponent soos Aluminium Zirconium Tetrachlorohydrex vind. Dit is 'n chemiese verbinding wat sweet en die reuk daarvan absorbeer. Wetenskaplikes het gevind dat dit nie is nieopgeneem in die vel, en kan dus nie ernstige skade aan die gesondheid veroorsaak nie. Ten spyte hiervan is aluminium-sirkonium-tetrachloorhidreksglisien in die EU en die VSA verbied.

Sirkoniumoksied word gebruik om elektrokorundum te maak. Dit word verkry deur in kantel elektriese oonde te smelt. Sirkonium elektrokorundum blyk taamlik sterk te wees en maak dit moontlik om materiale met 'n groot klemkrag te verwerk. Meestal word dit vir growwe en growwe maal gebruik.

In die algemeen moet daarop gelet word dat sirkonium en sy legerings 'n hoë smeltpunt, chemiese weerstand en 'n lae termiese uitsettingskoëffisiënt het. Dit is om hierdie rede dat dit aktief in 'n wye verskeidenheid velde gebruik word.