Tsirkoniy qotishmalari: tarkibi, xossalari, qoʻllanilishi

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Zirkonyum qotishmasidan foydalanish hozirda tibbiyot va yadro energetikasida juda keng tarqalgan. Boshqa sohalarda bu material ham qo'llaniladi, lekin kamroq darajada. Shunisi e'tiborga loyiqki, ushbu xom ashyodan turli xil qotishmalar mashhurlikka erishdi. Sirkoniy o'z-o'zidan mashhur material bo'lib qolmadi, chunki uning sifati bir xil metall qotishmasidan ancha yomonroq.

Umumiy ma'lumot

Tsirkoniy (Zr) davriy sistemaning elementi boʻlib, uning atom raqami 40 va atom ogʻirligi 91,22. Oddiy sharoitda va normal sharoitda bu material kumushsimon oq rangga ega y altiroq metalldir. Bunday xom ashyoning zichligi 6,45 g/sm3 ga etadi. Tarkibida hech qanday nopoklik boʻlmagan sof shakldagi bu metall juda yuqori egiluvchanlikka egaligi, sovuqda ham, issiqda ham ishlov berish juda osonligi bilan ajralib turadi. Bu erda ta'kidlash joizki, bu xom ashyo, masalan, titan kabi, agar u metall bo'lmagan moddalarning aralashmalari bilan qo'shilsa, uning mexanik xususiyatlarini keskin yo'qotadi. Zirkoniy va kislorod eng yomon birikmalar hisoblanadi.

Material xususiyatlari vaqotishma

Zirkonyumning o'zi turli kislotalarga nisbatan ancha yuqori qarshilikka ega ekanligi bilan ajralib turadi. Ushbu xom ashyo azot va xlorid kislotasi yoki gidroksidi kabi muhitda erimaydi. Bu xususiyat asosiy hisoblanadi. Uning asosida ko'plab zirkonyum qotishmalari yaratiladi. Misol uchun, agar siz ko'p komponentli magniy qotishmalarini olsangiz va ularga zirkonyum kabi element qo'shsangiz, material korroziyaga nisbatan ancha chidamli bo'ladi. Agar siz titan va tsirkonyum qotishmasini yaratsangiz, unda birinchi elementning kislota qarshiligi ortadi.

Shuningdek, boshqa metallar bilan barcha tsirkonyum qotishmalari keng harorat oralig'ida o'zlarining qattiqligini yo'qotmasliklari, mexanik zarbalarga chidamliligi juda yuqori darajada saqlanib qolishi bilan ajralib turishini ta'kidlash joiz. Misol tariqasida bir necha foiz rux va bir necha foiz tsirkoniy bo'lgan magniy qotishmasini keltirish mumkin. Olingan metall magniydan deyarli ikki baravar kuchli bo'ladi va u 200 daraja Selsiygacha bo'lgan haroratda ham o'z kuchini saqlab qola oladi.

Xususiyatlar tavsifi

Zirkonyum qotishmalari yoqilg'i elementlarini qoplash, yonilg'i kanallari quvurlari va yonilg'i agregatlarining turli qismlari kabi sohalarda eng faol qo'llaniladi. Zirkonyumning o'zi ham neytronlarning yutilish kesimi ancha past ekanligi bilan ajralib turadi. Ushbu ko'rsatkich bo'yicha u magniy va berilliy kabi moddalardan keyin ikkinchi o'rinda turadi. Bundan tashqari, sirkoniyning erish nuqtasi juda yuqori.

Sanoatning turli sohalarida qoʻllaniladigan tsirkoniy qotishmalari suvda, bugʻ-suv aralashmasida, toʻyingan va oʻta qizdirilgan bugʻda taxminan 350-360 daraja haroratgacha korroziyaga chidamliligi juda yuqori ekanligi bilan ajralib turadi. Shuni ham ta'kidlash joizki, bu harorat chegarasi yaqin kelajakda yanada yuqori qiymatlarga ko'tarilishi kutilmoqda.

Qotishma parametrlari

Tsirkoniy qotishmalarining mexanik barqarorlik jihatidan xossalari ancha yuqori, buni sof tsirkoniy haqida aytib boʻlmaydi. Materialning yuqori quvvatiga qotishma orqali erishiladi. Masalan, niobiy (Nb) va 1% tsirkoniy (Zr) kabi qotishma materialning 20, 200, 300 va 400 daraja haroratlarda oquvchanligi 200, 160, 120 bo'lishi bilan tavsiflanadi. va 90 MPa. Ushbu qotishma yoqilg'i novdasini qoplash uchun faol ishlatiladi. Va, masalan, agar siz tsirkonyum qotishmasining tarkibini niobiy bilan o'zgartirsangiz, ya'ni tsirkoniy tarkibini 2,5% ga oshirsangiz, unda bir xil haroratlarda oquvchanlik kuchi 280, 220, 200 va 180 MPa ga oshadi.

Biroq, bunday materiallarning kamchiliklari bor. Kamchiliklarga tsirkonyumli qotishma harorat 320-350 daraja va undan yuqori darajaga etganida juda dahshatli bo'lib chiqishini o'z ichiga oladi. Yana bir kamchilik shundaki, Zr vodorodni faol ravishda eritadi, bu ko'pincha korroziya paytida yuzaga keladi. Shu sababli, tsirkoniy gidridlar kabi moddalar hosil bo'ladi, ular xom ashyoning egiluvchanligini sezilarli darajada kamaytiradi, bu esa metallni mo'rtroq qiladi.

Tsirkoniy tibbiyotda

Tsirkoniy qotishmalari tibbiyotda juda faol qoʻllaniladi. Olimlar tajribalar orqali hatto oddiy sirkonli bilaguzuklarni taqish ham ayrim kasalliklarni davolashda yordam berishini, shuningdek, insonning umumiy farovonligini oshirishi mumkinligini aniqladilar.

Bugungi kunda implantlar (ushlagichlar) koʻpincha tibbiyotning travmatologiya va yuz-jag xirurgiyasi kabi sohalarida qoʻllaniladi. Fiksatorlar yoriqlar uchun ishlatiladi, suyaklarni harakatlanmasligi uchun mahkamlaydi. Aynan shu hollarda sirkoniy qotishmalaridan foydalanishning afzalliklarini ajratib ko'rsatish mumkin: yuqori biologik muvofiqlik (inson tanasining bunday qotishma yoki rad etish uchun allergik reaktsiyalarining yo'qligini anglatadi), qotishmaning yuqori mustahkamlik xususiyatlari, bu juda muhimdir. fiksatorlar uchun. Shuni ham ta'kidlash joizki, bunday moddaga rad etish yoki allergiya yo'qligi, agar tana to'satdan implantni rad eta boshlasa, ushlagichni olib tashlash uchun jarrohlik operatsiyasini takrorlashning hojati yo'qligiga olib keldi.

Atom energetikasida sirkoniy

O'tgan asrning 50-yillarigacha tsirkonyum bu sohada foydalanish uchun mos emas deb hisoblangan. Biroq, bu 50-yillarda edi. Birinchi marta gafniy kabi nopoklikdan butunlay tozalangan material olindi. Tozalashdan so'ng, sof tsirkonyum juda kichik termal neytronni yutish kesimiga ega ekanligi ma'lum bo'ldi. Aynan shu sifat asosiy xususiyatga aylandi va tsirkonyum qotishmalaridan atom energetikasida foydalanish imkonini berdi.

Qo'shimcha qilish kerakki, oddiygina tozalangan tsirkonyumdan foydalanib bo'lmaydi, chunki issiq suvda korroziyaga chidamlilik juda past edi. Shundan so'ng, zirkonyum asosidagi qotishmalardan foydalanishga qaror qilindi. Ular bug‘bilan sovutilgan reaktorlarda va shunga o‘xshash korroziy muhitlarda o‘z qadr-qimmatini isbotladi.

Qotishmalarning umumiy qoʻllanilishi

Zirkonyum qotishma element sifatida keng qo'llaniladi. Buning sababi shundaki, ushbu modda qo'shilgan metallar issiqlikka chidamli, kislotaga chidamli va hokazo. Ya'ni, metall va tsirkoniy qotishmasi o'z xususiyatlariga ko'ra dastlabki xom ashyodan ancha yuqori.

Ferrozirkonium juda keng qo'llaniladi. Bu tsirkonyum va temirning qotishmasi. Zr qotishma elementining tarkibi umumiy massaning 20% ga etadi. Bunday modda metallurgiyada po'lat uchun deoksidlovchi va degasser sifatida ishlatiladi. Masalan, alyuminiy-tsirkonyum qotishmalari korroziyaga eng chidamli hisoblanadi va vakuum quvurlari uchun katodli panjaralarda qo'llaniladi. Bunday qotishmadagi Zr ning miqdori umumiy massaning 3% dan ko'p emas.

Qora metallurgiyada ferrozirkoniydan tashqari Zr va kremniyning qotishmasi tez-tez ishlatiladi. Po'latni gazsizlantirish uchun ishlatiladi. Mis va sirkoniy qotishmasi elektr jihozlari uchun o'tkazgich elementlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi.

Tsirkoniy topilmoqda

Ta'kidlash joizki, tsirkoniy juda kam uchraydigan element hisoblanadi. Ushbu moddaning er qobig'idagi tarkibi oshmaydiOg'irligi bo'yicha 0,025%. Zirkonyum metallarning tarqalishi jadvalida o'n ikkinchi qatorni egallaydi. Ushbu xom ashyo juda tarqalgan, shuning uchun uning katta konlarini topish juda qiyin. U koʻpincha litosferada joylashgan kimyoviy birikma sifatida topiladi, chunki tsirkonyumning oʻzi litofil element hisoblanadi.