Zirkonium: aloi berasaskannya. Hartanah, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Jarang, tetapi pada masa yang sama sangat penting dalam banyak industri, logam - zirkonium - pertama kali diasingkan hanya pada tahun 1824. Walau bagaimanapun, ia masih mengandungi peratusan tertentu unsur lain. Hanya pada abad ke-20 adalah mungkin untuk mendapatkan zirkonium tulen, bebas daripada pelbagai kekotoran. Aloi berasaskannya berjaya digunakan untuk pembuatan refraktori, pelelas, cat seramik, kertas pasir, tekstil, deodoran dan batu tiruan. Sudah tentu, seseorang tidak sepatutnya melupakan kepentingan tinggi logam ini dalam perubatan. Ketahui lebih lanjut tentang dia.

Pembangunan metalurgi

Zirkonium ialah komponen utama aloi untuk kejuruteraan tenaga nuklear. Tetapi untuk ini adalah perlu bahawa ia sesuci mungkin dari pelbagai kekotoran. Faktanya ialah dalam bijih zirkonium bukan sahaja terdapat unsur nadir bumi seperti hafnium, tetapi juga nitrogen, karbon dan oksigen. Dan kekotoran bukan logam sedemikian agak berbahaya dan boleh dimasukkan ke dalam komposisi bahan struktur untuk reaktor nuklear dalam jumlah tidak lebih daripada satu persejuta peratus. Oleh itu, mendapatkan zirkonium tulen dan aloi padaasasnya adalah proses yang agak panjang dan susah payah. Mula-mula, pekat dibuka, kemudian ia diperkaya, kekotoran yang tidak diingini dan hafnium dipisahkan.

Zirkonium tulen kelihatan seperti logam biasa. Dalam penampilan, ia sangat mirip dengan keluli, tetapi pada masa yang sama lebih tahan lama dan mulur. Sudah tentu, dalam aloi berdasarkannya, ciri-cirinya boleh berbeza-beza dengan ketara bergantung pada jumlah unsur lain. Sebagai contoh, oksigen (lebih daripada 0.6%) akan menjadikan zirkonium lebih rapuh. Tetapi terdapat juga kelemahan: dioksida logam ini (ZrO_{2) mempunyai takat lebur 2680 °C.}

Bahan binaan utama

Seperti yang dinyatakan sebelum ini, kawasan terluas di mana zirkonium dan aloinya digunakan ialah industri nuklear. Kelebihan utama mereka ialah mereka mempunyai keratan rentas tangkapan neutron terma kecil (hanya 0.18 bangsal), sifat kakisan yang baik dan takat lebur yang tinggi. Jadi, TVEL ialah elemen bahan api konstruktif utama bagi zon aktif reaktor nuklear, di mana bahan api nuklear diletakkan. Di dalamnya pembelahan nukleus berat berlaku, yang bermaksud bahawa unsur bahan api mesti diperbuat daripada logam yang paling tahan lama dan refraktori, dan ia tidak boleh mengubah sifat penyerapan neutron dalam reaktor.

Jadi, aloi zirkonium digunakan untuk membuat cangkerangnya. Keperluan untuk mereka agak ketat. Jadi, unsur mengaloi tidak seharusnya memburukkan ciri-cirinya. Khususnya, ini melibatkan keratan rentas kecil untuk menangkap neutron haba. Zirkonium dialoi untukmenyekat kesan berbahaya nitrogen dan memperbaiki sifat kakisannya. Banyak unsur sistem berkala Mendeleev tidak sesuai, kerana ia mengurangkan ciri-ciri tertentu.

Ali yang paling terkenal digunakan untuk membuat rod bahan api ialah zirkaloy. Unsur pengaloian utamanya ialah timah, dan unsur tambahan ialah besi, kromium dan nikel. Di Rusia, niobium paling kerap digunakan untuk mengaloi zirkonium. Ia juga mempunyai keratan rentas tangkapan neutron haba yang rendah, mengurangkan pengambilan hidrogen, dan hanya membentuk larutan pepejal. Dan ini, seterusnya, menyediakan aloi dengan kemuluran yang tinggi.

Aloi zirkonium

Kerintangan kakisan yang tinggi bagi logam ini menerangkan mengapa ia sering digunakan sebagai unsur pengaloian dalam metalurgi ferus dan bukan ferus. Di samping itu, ia tidak larut dalam asid hidroklorik dan nitrik dan alkali. Oleh itu, aloi berbilang komponen zirkonium dengan magnesium sangat popular. Di samping itu, pengaloian dengan logam ini meningkatkan rintangan asid titanium. Aloi zirkonium dengan kuprum mempunyai kekuatan tinggi dan kekonduksian elektrik. Selalunya ia juga digunakan sebagai bahan tambahan dalam pengeluaran pelbagai gred keluli. Ini membolehkan anda mengeluarkan sulfur, nitrogen dan oksigen daripadanya.

Industri perubatan

Memandangkan zirkonium dan aloinya, seseorang tidak boleh gagal untuk menyebut satu lagi kawasan penggunaannya. Dalam industri perubatan, mereka menduduki jauh dari tempat terakhir. Baru-baru ini, keluli danaloi titanium. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, badan menolak logam ini, yang mana tindak balas alahan muncul. Perubatan moden menggunakan aloi zirkonium dan titanium untuk pembuatan staples, plat, implan, gigi palsu dan mekanisme penetapannya.

Oleh kerana logam ini dan sebatiannya tidak merengsakan tulang dan tisu lembut di sekelilingnya, ia telah berjaya digunakan dalam pembuatan barang kemas. Contohnya, anting-anting zirkonium tidak menyebabkan reaksi alahan dan menyembuhkan luka pada cuping telinga tidak lebih teruk daripada emas.

Penggunaan kuasa

Alloy aluminium dan zirkonium mempunyai banyak ciri positif dan oleh itu berjaya digunakan dalam industri tenaga. Hakikatnya ialah wayar keluli dan tembaga mempunyai berat yang agak banyak, dan selalunya penyokong lama tidak dapat menahan beban sedemikian. Pada tahun 1960, di Jepun, sekumpulan saintis menghasilkan satu siri aloi aluminium dan zirkonium. Mereka menentukan bahawa bahan sedemikian boleh digunakan untuk masa yang lama pada suhu tinggi (150-230 ° C) dan pada masa yang sama ia akan menjadi agak ringan. Ini membolehkan ia digunakan untuk pembuatan wayar suhu tinggi. Ini meningkatkan kebolehpercayaan dan kecekapan rangkaian elektrik.

Aplikasi lain untuk sebatian dan aloi zirkonium

Dalam banyak antipeluh, anda boleh menemui komponen seperti Aluminium Zirkonium Tetrachlorohydrex. Ia adalah sebatian kimia yang menyerap peluh dan baunya. Para saintis telah mendapati bahawa ia tidakdiserap ke dalam kulit, dan oleh itu, tidak boleh menyebabkan kemudaratan teruk kepada kesihatan. Walaupun begitu, aluminium-zirkonium-tetrachlorohydrexglycine diharamkan di EU dan AS.

Zirkonium oksida digunakan untuk membuat elektrokorundum. Ia diperoleh dengan peleburan dalam relau elektrik yang mencondongkan. Zirkonium electrocorundum ternyata agak kuat dan membolehkan bahan pemprosesan dengan daya pengapit yang besar. Selalunya ia digunakan untuk mengisar kasar dan kasar.

Secara amnya, perlu diperhatikan bahawa zirkonium dan aloinya mempunyai takat lebur yang tinggi, rintangan kimia dan pekali pengembangan terma yang rendah. Atas sebab inilah ia digunakan secara aktif dalam pelbagai bidang.