Цирконий: оның негізіндегі қорытпалар. Қасиеттер, қолдану

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Сирек, бірақ сонымен бірге көптеген салаларда өте маңызды металл - цирконий алғаш рет 1824 жылы ғана оқшауланған. Дегенмен, ол әлі де басқа элементтердің белгілі бір пайызын қамтыды. Тек 20 ғасырда ғана әртүрлі қоспалардан таза цирконий алу мүмкін болды. Оның негізіндегі қорытпалар отқа төзімді материалдар, абразивтер, керамикалық бояулар, тегістеу қағаздары, тоқыма бұйымдары, дезодоранттар және жасанды тастарды өндіру үшін сәтті қолданылады. Әрине, бұл металдың медицинадағы маңыздылығын ұмытпау керек. Ол туралы көбірек біліңіз.

Металлургияның дамуы

Цирконий атом энергетикасына арналған қорытпалардың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Бірақ бұл үшін ол әртүрлі қоспалардан мүмкіндігінше таза болуы керек. Цирконий рудаларында гафний сияқты сирек жер элементі ғана емес, сонымен қатар азот, көміртек және оттегі бар. Ал мұндай металл емес қоспалар өте қауіпті және миллионнан бір пайыздан аспайтын мөлшерде ядролық реакторларға арналған құрылымдық материалдардың құрамына енуі мүмкін. Сондықтан таза цирконий мен қорытпаларды алуоның негізі өте ұзақ және еңбекті қажет ететін процесс. Алдымен концентрат ашылады, содан кейін байытады, қажетсіз қоспалар мен гафний бөлінеді.

Таза цирконий әдеттегі металға ұқсайды. Сыртқы түрі бойынша ол болатқа өте ұқсас, бірақ сонымен бірге берік және икемді. Әрине, оған негізделген қорытпаларда оның сипаттамалары басқа элементтердің мөлшеріне байланысты айтарлықтай өзгеруі мүмкін. Мысалы, оттегі (0,6%-дан көп) цирконийді сынғыш етеді. Бірақ кемшілігі де бар: бұл металдың диоксидінің (ZrO_{2) балқу температурасы 2680 °C.}

Негізгі құрылыс материалы

Бұған дейін айтылғандай, цирконий мен оның қорытпалары қолданылатын ең кең сала – атом өнеркәсібі. Олардың басты артықшылығы - оларда шағын термиялық нейтронды ұстау қимасы (бар болғаны 0,18 сарай), жақсы коррозия қасиеттері және жоғары балқу температурасы бар. Сонымен, TVEL ядролық отын орналастырылған ядролық реактордың белсенді аймағының негізгі конструктивті отын элементі болып табылады. Дәл осында ауыр ядролардың ыдырауы жүреді, яғни отын элементі ең берік және отқа төзімді металдан жасалуы керек және ол реактордағы нейтронды сіңіру сипатын өзгертпеуі керек.

Сонымен, оның қабығын жасау үшін цирконий қорытпалары қолданылады. Оларға қойылатын талаптар өте қатаң. Сонымен, легирленген элементтер оның сипаттамаларын нашарлатпауы керек. Атап айтқанда, бұл жылу нейтрондарын ұстауға арналған шағын қимаға қатысты. үшін цирконий легирленгеназоттың зиянды әсерін басады және оның коррозиялық қасиеттерін жақсартады. Менделеевтің периодтық жүйесінің көптеген элементтері қолайлы емес, өйткені олар белгілі бір сипаттарды төмендетеді.

Жанармай шыбықтарын жасау үшін қолданылатын ең танымал қорытпа – циркалой. Оның негізгі легирленген элементі - қалайы, ал қосалқы элементтері - темір, хром және никель. Ресейде ниобий цирконийді легирлеу үшін жиі қолданылады. Ол сондай-ақ төмен жылулық нейтронды ұстау қимасына ие, сутегінің сіңірілуін азайтады және тек қатты ерітінділерді құрайды. Және бұл, өз кезегінде, қорытпаларды жоғары икемділікпен қамтамасыз етеді.

Цирконий қорытпасы

Бұл металдың жоғары коррозияға төзімділігі оның қара және түсті металлургияда легірлеуші элемент ретінде неге жиі қолданылатынын түсіндіреді. Сонымен қатар, ол тұз және азот қышқылдары мен сілтілерде ерімейді. Осылайша, магний бар цирконийдің көп компонентті қорытпалары өте танымал. Сонымен қатар, осы металмен легирлеу титанның қышқылға төзімділігін арттырады. Цирконийдің мыспен қорытпалары жоғары беріктікке және электр өткізгіштікке ие. Көбінесе ол әртүрлі болат маркаларын өндіруде қоспа ретінде қолданылады. Бұл олардан күкіртті, азотты және оттегін кетіруге мүмкіндік береді.

Медициналық өнеркәсіп

Цирконий мен оның қорытпаларын ескере отырып, оларды қолданудың тағы бір саласын атап өтуге болмайды. Медициналық өнеркәсіпте олар соңғы орыннан алыс. Жақында болат жәнетитан қорытпалары. Дегенмен, кейбір жағдайларда дене аллергиялық реакция пайда болған бұл металдардан бас тартты. Заманауи медицина қапсырмаларды, пластиналарды, импланттарды, протездерді және оларды бекіту механизмдерін жасау үшін цирконий және титан қорытпаларын пайдаланады.

Бұл металл және оның қосылыстары сүйектер мен оның айналасындағы жұмсақ тіндерді тітіркендірмейтіндіктен зергерлік бұйымдар жасауда сәтті қолданылған. Мысалы, цирконий сырғалары аллергиялық реакция тудырмайды және құлақ түбіндегі алтыннан да жаман емес жараны емдейді.

Қуат тұтыну

Алюминий мен цирконийдің қорытпасы көптеген оң сипаттамаларға ие және сондықтан энергетика саласында сәтті қолданылады. Өйткені, болат пен мыс сымдардың салмағы өте көп, ал ескі тіректер жиі мұндай жүктемеге төтеп бере алмайды. 1960 жылы Жапонияда ғалымдар тобы алюминий мен цирконий қорытпаларының сериясын шығарды. Олар мұндай материалды ұзақ уақыт бойы жоғары температурада (150-230 ° C) қолдануға болатынын анықтады және сонымен бірге ол жеткілікті жеңіл болады. Бұл оны жоғары температуралы сымдарды өндіру үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл электр желілерінің сенімділігі мен тиімділігін арттырады.

Цирконий қосылыстары мен қорытпаларына арналған басқа қолданбалар

Көптеген антиперспиранттарда алюминий цирконий тетрахлоргидрексі сияқты компонентті таба аласыз. Бұл тер мен оның иісін сіңіретін химиялық қосылыс. Ғалымдар бұлай емес екенін анықтадытеріге сіңеді, демек, денсаулыққа ауыр зиян келтіре алмайды. Осыған қарамастан, алюминий-цирконий-тетрахлоргидрексглицин ЕО мен АҚШ-та тыйым салынған.

Цирконий оксиді электрокорунд алу үшін қолданылады. Оны еңкейтетін электр пештерінде балқыту арқылы алады. Цирконий электрокорунд өте берік болып шығады және материалдарды үлкен қысқыш күшімен өңдеуге мүмкіндік береді. Көбінесе ол өрескел және өрескел ұнтақтау үшін қолданылады.

Жалпы, цирконий мен оның қорытпаларының балқу температурасы жоғары, химиялық төзімділігі және термиялық кеңею коэффициенті төмен екенін атап өткен жөн. Дәл осы себепті ол әртүрлі салаларда белсенді түрде қолданылады.