Sirkonium: ona əsaslanan ərintilər. Xüsusiyyətləri, tətbiqi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Nadir, lakin eyni zamanda bir çox sənaye sahələrində çox vacib olan metal - sirkonium ilk dəfə yalnız 1824-cü ildə təcrid edilmişdir. Ancaq yenə də digər elementlərin müəyyən faizini ehtiva edirdi. Yalnız 20-ci əsrdə müxtəlif çirklərdən təmizlənmiş saf sirkonium əldə etmək mümkün olmuşdur. Ona əsaslanan ərintilər odadavamlı materiallar, aşındırıcı maddələr, keramika boyaları, zımpara, tekstil, dezodorantlar və süni daşların istehsalı üçün uğurla istifadə olunur. Əlbəttə ki, bu metalın tibbdəki yüksək əhəmiyyətini unutmaq olmaz. Onun haqqında ətraflı öyrənin.

Metallurgiyanın inkişafı

Sirkonium nüvə energetikası üçün ərintilərin əsas komponentidir. Ancaq bunun üçün onun müxtəlif çirklərdən mümkün qədər təmiz olması lazımdır. Fakt budur ki, sirkonium filizlərində yalnız hafnium kimi nadir torpaq elementi deyil, həm də azot, karbon və oksigen var. Və belə qeyri-metal çirkləri olduqca təhlükəlidir və nüvə reaktorları üçün struktur materialların tərkibinə faizin milyonda birindən çox olmayan miqdarda daxil edilə bilər. Bu səbəbdən təmiz sirkonium və ərintilər əldə edilironun əsasını kifayət qədər uzun və zəhmətli proses təşkil edir. Əvvəlcə konsentrat açılır, sonra zənginləşdirilir, arzuolunmaz çirklər və hafnium ayrılır.

Saf sirkonium tipik bir metal kimi görünür. Görünüşdə poladla çox oxşardır, lakin eyni zamanda daha davamlı və çevikdir. Əlbəttə ki, ona əsaslanan ərintilərdə onun xüsusiyyətləri digər elementlərin miqdarından asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Məsələn, oksigen (0,6%-dən çox) sirkoniumu daha kövrək edəcək. Ancaq bir mənfi cəhət də var: bu metalın dioksidi (ZrO_{2) 2680 °C ərimə nöqtəsinə malikdir.}

Əsas tikinti materialı

Əvvəlcə qeyd edildiyi kimi, sirkonium və onun ərintilərinin istifadə olunduğu ən geniş sahə nüvə sənayesidir. Onların əsas üstünlüyü kiçik bir termal neytron tutma kəsiyinə (yalnız 0,18 anbar), yaxşı korroziya xüsusiyyətlərinə və yüksək ərimə nöqtəsinə malik olmasıdır. Beləliklə, TVEL nüvə yanacağının yerləşdirildiyi nüvə reaktorunun aktiv zonasının əsas konstruktiv yanacaq elementidir. Məhz orada ağır nüvələrin parçalanması baş verir, bu o deməkdir ki, yanacaq elementi ən davamlı və odadavamlı metaldan hazırlanmalı və reaktorda neytronların udulmasının xarakterini dəyişməməlidir.

Beləliklə, onun qabığını hazırlamaq üçün sirkonium ərintilərindən istifadə olunur. Onlar üçün tələblər kifayət qədər sərtdir. Beləliklə, ərinti elementləri onun xüsusiyyətlərini pisləşdirməməlidir. Xüsusilə, bu, termal neytronların tutulması üçün kiçik kəsiklərə aiddir. Üçün sirkonyum alaşımlıdırazotun zərərli təsirlərini yatırmaq və korroziya xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq. Mendeleyevin dövri sisteminin bir çox elementləri uyğun deyil, çünki onlar müəyyən xüsusiyyətləri azaldır.

Yanacaq çubuqlarının hazırlanmasında istifadə edilən ən məşhur ərinti zirkaloydur. Onun əsas ərinti elementi qalay, köməkçi elementləri isə dəmir, xrom və nikeldir. Rusiyada niobium ən çox sirkoniumun əridilməsi üçün istifadə olunur. O, həmçinin aşağı istilik neytron tutma kəsiyinə malikdir, hidrogen qəbulunu azaldır və yalnız bərk məhlullar əmələ gətirir. Və bu, öz növbəsində, ərintiləri yüksək çeviklik ilə təmin edir.

Sirkonium ərintisi

Bu metalın yüksək korroziyaya davamlılığı onun qara və əlvan metallurgiyada ərinti elementi kimi niyə tez-tez istifadə olunduğunu izah edir. Bundan əlavə, hidroklor və azot turşularında və qələvilərdə həll olunmur. Beləliklə, maqnezium ilə sirkoniumun çoxkomponentli ərintiləri çox populyardır. Bundan əlavə, bu metal ilə ərinti titanın turşu müqavimətini artırır. Sirkoniumun mis ilə ərintiləri yüksək gücə və elektrik keçiriciliyinə malikdir. Çox vaxt müxtəlif polad markalarının istehsalında əlavə olaraq istifadə olunur. Bu, onlardan kükürd, azot və oksigeni çıxarmağa imkan verir.

Tibb sənayesi

Sirkonium və onun ərintilərini nəzərə alsaq, onların istifadəsinin daha bir sahəsini qeyd etməmək olmaz. Tibb sənayesində onlar sonuncu yerdən çox uzaqdadırlar. Bu yaxınlarda polad vətitan ərintiləri. Ancaq bəzi hallarda, bədən allergik reaksiyanın ortaya çıxdığı bu metalları rədd etdi. Müasir tibb ştapellərin, lövhələrin, implantların, protezlərin və onların fiksasiya mexanizmlərinin istehsalı üçün sirkonium və titan ərintilərindən istifadə edir.

Bu metal və onun birləşmələri sümükləri və ətrafdakı yumşaq toxumaları qıcıqlandırmadığı üçün zərgərlik məmulatlarının hazırlanmasında uğurla istifadə olunur. Məsələn, sirkonium sırğalar allergik reaksiyaya səbəb olmur və qulaq məməsində qızıldan daha pis olmayan yaraları sağaldır.

Enerji istehlakı

Alüminium və sirkonium ərintisi bir çox müsbət xüsusiyyətlərə malikdir və buna görə də enerji sənayesində uğurla istifadə olunur. Fakt budur ki, polad və mis məftillər olduqca ağırdır və çox vaxt köhnə dayaqlar belə bir yükə tab gətirə bilməz. 1960-cı ildə Yaponiyada bir qrup alim alüminium və sirkoniumdan bir sıra ərintilər istehsal etdi. Onlar belə bir materialın yüksək temperaturda (150-230 ° C) uzun müddət istifadə edilə biləcəyini və eyni zamanda olduqca yüngül olacağını təyin etdilər. Bu, onu yüksək temperaturlu naqillərin istehsalı üçün istifadə etməyə imkan verir. Bu, elektrik şəbəkələrinin etibarlılığını və səmərəliliyini artırır.

Sirkonium birləşmələri və ərintiləri üçün digər tətbiqlər

Bir çox antiperspirantlarda siz Alüminium Zirkonium Tetraklorohidreks kimi komponent tapa bilərsiniz. Bu, təri və onun qoxusunu özünə çəkən kimyəvi birləşmədir. Alimlər bunun olmadığını aşkar etdilərdəriyə sorulur və buna görə də sağlamlığa ciddi zərər verə bilməz. Buna baxmayaraq, alüminium-sirkonium-tetraxlorohidrekglisin Aİ və ABŞ-da qadağandır.

Sirkonium oksidi elektrokorund hazırlamaq üçün istifadə olunur. O, əyilmiş elektrik sobalarında əritməklə əldə edilir. Zirkonyum elektrokorundum olduqca güclüdür və materialları böyük sıxma qüvvəsi ilə emal etməyə imkan verir. Çox vaxt kobud və kobud üyütmə üçün istifadə olunur.

Ümumilikdə qeyd etmək lazımdır ki, sirkonium və onun ərintiləri yüksək ərimə nöqtəsinə, kimyəvi müqavimətə və aşağı istilik genişlənmə əmsalına malikdir. Bu səbəbdən o, müxtəlif sahələrdə fəal şəkildə istifadə olunur.