Zirkoniy: unga asoslangan qotishmalar. Xususiyatlari, qo'llanilishi

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-02 14:04

Nodir, lekin shu bilan birga ko'plab sohalarda juda muhim bo'lgan metall - tsirkonyum birinchi marta faqat 1824 yilda ajratilgan. Biroq, u hali ham boshqa elementlarning ma'lum foizini o'z ichiga olgan. Faqat 20-asrda turli xil aralashmalarsiz sof tsirkoniy olish mumkin edi. Unga asoslangan qotishmalar refrakterlar, abrazivlar, keramik bo'yoqlar, zımpara, to'qimachilik, deodorantlar va sun'iy toshlar ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Albatta, bu metallning tibbiyotdagi yuqori ahamiyatini unutmaslik kerak. U haqida batafsil.

Metallurgiyaning rivojlanishi

Tsirkoniy atom energetikasi uchun qotishmalarning asosiy komponentidir. Ammo buning uchun u turli xil iflosliklardan iloji boricha toza bo'lishi kerak. Gap shundaki, sirkoniy rudalarida nafaqat gafniy kabi noyob tuproq elementi, balki azot, uglerod va kislorod ham mavjud. Va bunday metall bo'lmagan aralashmalar juda xavflidir va yadroviy reaktorlar uchun konstruktiv materiallar tarkibiga foizning milliondan bir qismidan ko'p bo'lmagan miqdorda kiritilishi mumkin. Shuning uchun, sof sirkoniy va qotishmalarni olishuning asosi ancha uzoq va mashaqqatli jarayondir. Birinchidan, konsentrat ochiladi, keyin u boyitiladi, keraksiz aralashmalar va gafniy ajratiladi.

Sof tsirkonyum odatdagi metallga o'xshaydi. Tashqi ko'rinishida u po'latga juda o'xshaydi, lekin ayni paytda bardoshli va egiluvchan. Albatta, unga asoslangan qotishmalarda uning xususiyatlari boshqa elementlarning miqdoriga qarab sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Masalan, kislorod (0,6% dan ortiq) tsirkoniyni mo'rtroq qiladi. Ammo salbiy tomoni ham bor: bu metalning dioksidi (ZrO_{2) 2680 °C erish nuqtasiga ega.}

Asosiy qurilish materiali

Avval aytib oʻtganimizdek, tsirkonyum va uning qotishmalari qoʻllaniladigan eng keng soha yadro sanoatidir. Ularning asosiy afzalligi shundaki, ular kichik termal neytronni ushlab turish kesimiga ega (faqat 0,18 ombor), yaxshi korroziya xususiyatlari va yuqori erish nuqtasi. Shunday qilib, TVEL yadro yoqilg'isi joylashtirilgan yadroviy reaktor faol zonasining asosiy konstruktiv yoqilg'i elementi hisoblanadi. Aynan shu erda og'ir yadrolarning bo'linishi sodir bo'ladi, ya'ni yonilg'i elementi eng bardoshli va o'tga chidamli metalldan yasalgan bo'lishi kerak va u reaktorda neytronlarning yutilish xarakterini o'zgartirmasligi kerak.

Demak, uning qobig'ini yasash uchun tsirkonyum qotishmalaridan foydalaniladi. Ularga qo'yiladigan talablar juda qattiq. Shunday qilib, qotishma elementlar uning xususiyatlarini yomonlashtirmasligi kerak. Xususan, bu termal neytronlarni ushlash uchun kichik kesimga tegishli. Buning uchun sirkoniy qotishtiriladiazotning zararli ta'sirini bostirish va uning korroziya xususiyatlarini yaxshilash. Mendeleyev davriy tizimining ko'pgina elementlari mos kelmaydi, chunki ular ma'lum xususiyatlarni kamaytiradi.

Yoqilg'i tayoqchalarini tayyorlash uchun ishlatiladigan eng mashhur qotishma zirkaloydir. Uning asosiy qotishma elementi qalay, yordamchi elementlar esa temir, xrom va nikeldir. Rossiyada niobiy ko'pincha tsirkonyumni qotishma uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, u past termal neytronni ushlash kesimiga ega, vodorodni o'zlashtirishni kamaytiradi va faqat qattiq eritmalar hosil qiladi. Va bu, o'z navbatida, qotishmalarning yuqori egiluvchanligini ta'minlaydi.

Zirkoniy qotishmasi

Bu metallning yuqori korroziyaga chidamliligi uning qora va rangli metallurgiyada qotishma element sifatida nima uchun tez-tez ishlatilishini tushuntiradi. Bundan tashqari, u xlorid va nitrat kislotalar va ishqorlarda erimaydi. Shunday qilib, magniy bilan zirkonyumning ko'p komponentli qotishmalari juda mashhur. Bundan tashqari, bu metall bilan qotishma titanning kislota qarshiligini oshiradi. Zirkonyumning mis bilan qotishmalari yuqori quvvat va elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ko'pincha u turli xil po'lat navlarini ishlab chiqarishda qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Bu ulardan oltingugurt, azot va kislorodni olib tashlash imkonini beradi.

Tibbiyot sanoati

Zirkonyum va uning qotishmalarini hisobga olgan holda, ulardan foydalanishning yana bir sohasini eslatib o'tmaslik mumkin emas. Tibbiyot sanoatida ular oxirgi o'rindan uzoqda. Yaqinda po'lat vatitanium qotishmalari. Biroq, ba'zi hollarda, tana allergik reaktsiya paydo bo'lgan bu metallarni rad etdi. Zamonaviy tibbiyot shtapellar, plastinkalar, implantlar, protezlar va ularni mahkamlash mexanizmlarini ishlab chiqarish uchun sirkoniy va titan qotishmalaridan foydalanadi.

Bu metall va uning birikmalari suyaklar va uning atrofidagi yumshoq toʻqimalarni bezovta qilmasligi sababli, zargarlik buyumlarini yasashda muvaffaqiyatli qoʻllanilmoqda. Masalan, sirkonyumli sirg'alar allergik reaktsiyaga sabab bo'lmaydi va quloq bo'shlig'idagi yarani oltindan ham yomonroq davolaydi.

Quvvat iste'moli

Alyuminiy va tsirkoniy qotishmasi ko'plab ijobiy xususiyatlarga ega va shuning uchun energetika sanoatida muvaffaqiyatli qo'llaniladi. Gap shundaki, po'lat va mis simlarning og'irligi juda katta va ko'pincha eski tayanchlar bunday yukga bardosh bera olmaydi. 1960 yilda Yaponiyada bir guruh olimlar alyuminiy va sirkoniy qotishmalari seriyasini ishlab chiqardilar. Ular bunday materialni yuqori haroratlarda (150-230 ° S) uzoq vaqt davomida ishlatish mumkinligini va ayni paytda u juda engil bo'lishini aniqladilar. Bu uni yuqori haroratli simlarni ishlab chiqarish uchun ishlatishga imkon beradi. Bu elektr tarmoqlarining ishonchliligi va samaradorligini oshiradi.

Tsirkonyum birikmalari va qotishmalari uchun boshqa ilovalar

Ko'pgina antiperspirantlarda siz alyuminiy zirkonyum tetraklorogidreks kabi komponentni topishingiz mumkin. Bu terni va uning hidini o'zlashtiradigan kimyoviy birikma. Olimlar bunday emasligini aniqladilarteriga so'riladi va shuning uchun sog'likka jiddiy zarar etkaza olmaydi. Shunga qaramay, alyuminiy-tsirkoniy-tetraklorogidrekglisin Yevropa Ittifoqi va AQShda taqiqlangan.

Tsirkoniy oksidi elektrokorund olish uchun ishlatiladi. U egilgan elektr pechlarida eritish orqali olinadi. Zirkonyum elektrokorund juda kuchli bo'lib chiqadi va materiallarni katta siqish kuchi bilan qayta ishlashga imkon beradi. Ko'pincha qo'pol va qo'pol silliqlash uchun ishlatiladi.

Umuman olganda, sirkoniy va uning qotishmalari yuqori erish nuqtasiga, kimyoviy qarshilikka va past issiqlik kengayish koeffitsientiga ega ekanligini ta'kidlash kerak. Aynan shuning uchun u turli sohalarda faol qo'llaniladi.