Properties and Applications of Zirconium
Επισκόπηση:
Το ζιρκόνιο είναι ένα χημικό στοιχείο με το σύμβολο και τον ατομικό αριθμό 40. Η ενιαία ουσία είναι ένα μέταλλο υψηλού σημείου τήξης με ανοιχτό γκρι χρώμα. Η επιφάνεια του ζιρκονίου είναι εύκολο να διαμορφώσει μια ταινία οξειδίων με τη λάμψη, έτσι η εμφάνισή της είναι παρόμοια με το χάλυβα. Είναι ανθεκτικό στη διάβρωση και διαλυτό στο υδροφθορικό οξύ και το νερό. Σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να αντιδράσει με τα μη μεταλλικά στοιχεία και πολλά μεταλλικά στοιχεία για να παραγάγει στερεές λύσεις.
Βασικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά του ζιρκονίου:
Το ζιρκόνιο είναι ασημί λευκό μέταλλο και η σκόνη του είναι μαύρη. Το ζιρκόνιο δείχνει καλή αντίσταση διάβρωσης στο οξύ, αλκάλια και άλλα μέσα όπωςτιτάνιο.html> τιτάνιοΤα κράματα ζιρκονίου έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες. Εντούτοις, η δύναμη των κραμάτων ζιρκονίου μειώνεται γενικά με την αυξανόμενη θερμοκρασία, και χάνει την άριστη αντίσταση διάβρωσης επάνω από 500°C. Ως εκ τούτου, τα κράματα ζιρκονίου είναι κατάλληλα για τις μεσαίες περιοχές θερμοκρασίας. Τα κράματα ζιρκονίου και ζιρκονίου έχουν καλές ιδιότητες επεξεργασίας και συγκόλλησης. Το ζιρκόνιο, ειδικά η σκόνη του, έχει ισχυρή ικανότητα απορρόφησης αέρα. Το ζιρκόνιο και το χάφνιο έχουν πολύ διαφορετικές πυρηνικές ιδιότητες.
Εφαρμογές ζιρκονίου:
Χημική βιομηχανία, μεταλλουργία, πυρηνική αντίδραση, αεροπορία, αεροδιαστημική, κ.λπ.
Θερμική επεξεργασία των κραμάτων ζιρκονίου και ζιρκονίου:
1. Άναψη
Η θερμοκρασία ανόπτησης ανακούφισης πίεσης του εν ψυχρώ επεξεργασμένου (97% ποσοστό παραμόρφωσης) καθαρού ζιρκονίου είναι περίπου 300℃. Προκειμένου να μειωθεί το ποσοστό απορρόφησης διάβρωσης και υδρογόνου και να σταθεροποιηθεί η δομή, η ανόπτηση ανακούφισης πίεσης πραγματοποιείται γενικά μετά από κρύα εργασία. Μετά την ανόπτηση ανακούφισης πίεσης, η δύναμη του κράματος ζιρκονίου δεν αλλάζει πολύ, αλλά η πλαστικότητα βελτιώνεται σημαντικά. Η θερμοκρασία επανακρυστάλλωσης σχετίζεται με το ποσό παραμόρφωσης της κρύας εργασίας και το χρόνο ανόπτησης. Όσο μεγαλύτερη είναι η κρύα ποσότητα εργασίας ή όσο μακρύτερος ο χρόνος ανόπτησης, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία επανακρυστάλλωσης.
2. Απόκρυψη
Όταν το ζιρκόνιο ψύχεται γρήγορα, μπορεί να εμφανιστεί μαρτενσιτικός μετασχηματισμός διάτμησης. Γενικά μιλώντας, το ζιρκόνιο και μερικά κράματα ζιρκόνιο-χαφνίου μπορούν να σκληρυνθούν σε ορισμένο βαθμό με την απόσβεση. Παραδείγματος χάριν, η εκτατή δύναμη των φραγμών ζιρκονίου που περιέχουν 0.02% Γ, 0.03% Ο, 0.135% Α1 και τα ποσά ιχνών άλλων ακαθαρσιών αυξάνονται από 27.4 σε 31.6 μετά από την απόσβεση σε 1000℃. Μετά από να μετριάσει σε 400℃, η δύναμη θα αυξηθεί περαιτέρω.
Αντίδραση του ζιρκονίου και των κραμάτων του με αέρια:
Σε θερμοκρασία δωματίου, λόγω της παραγωγής προστατευτικής ταινίας οξειδίου στην επιφάνεια, το ζιρκόνιο δεν αντιδρά καθόλου με πολλά αέρια στον αέρα και η επιφάνειά του μπορεί να διατηρήσει τη λάμψη του για απείρως μεγάλο χρονικό διάστημα. Το ζιρκόνιο αρχίζει να αντιδρά με το οξυγόνο σε 200℃, με το υδρογόνο σε περίπου 300℃, με το άζωτο σε 400℃, αργά, και γρήγορα σε 800℃, και με το και σε περίπου 500℃. Δεδομένου ότι τα προϊόντα αντίδρασης μπορούν να λιωθούν πλήρως ή εν μέρει στο ζιρκόνιο, οι μηχανικές ιδιότητες του ζιρκονίου θα αλλάξουν πολύ.
Ζιρκόνιο πυρηνικής ποιότητας
Κυρίως χρησιμοποιημένος ως δομικά υλικά για τα πυρηνικά μηχανοκίνητα αεροπλανοφόρα, τα πυρηνικά υποβρύχια και τους αντιδραστήρες πολιτικής δύναμης, την επένδυση των στοιχείων καυσίμου ουρανίου, κ.λπ., είναι ένα σημαντικό στρατηγικό μέταλλο.
Ζιρκόνιο βιομηχανικής ποιότητας
Το ζιρκόνιο βιομηχανικού βαθμού χρησιμοποιείται κυρίως για να κάνει χημικό όξινο-ανθεκτικό και αλκαλικό-ανθεκτικό εξοπλισμό, στρατιωτική βιομηχανία, ηλεκτρονική βιομηχανία, υλικά βαλβίδων σωληνώσεων, ειδικά υψηλής αντοχής και υψηλής θερμοκρασίας υλικά κραμάτων, και στις βιομηχανίες ηλεκτρικών λαμπτήρων κενού και φωτισμού.
Ζιρκόνιο ποιότητας πυροβόλου όπλου
Χρησιμοποιημένος στους παράγοντες καύσης ζιρκονίου σφουγγαριών πυροβόλων όπλων, και επίσης κατάλληλος για τα πρόσθετα κραμάτων και τους μεταλλουργικούς αποσοξυντήρες, τις χημικές ουσίες, τα πολιτικά πυροτεχνήματα λάμψης, κ.λπ.
Το ζιρκόνιο έχει καλύτερη απόδοση από το τιτάνιο και είναι κοντά στο νιόβιο και το ταντάλιο. Το ζιρκόνιο υπάρχει κυρίως στη φύση με τη μορφή ορυκτών. Η περιεκτικότητά του στον φλοιό της γης είναι 20η, περισσότερο από τα κοινά μέταλλα χαλκός, μόλυβδος, νικέλιο και ψευδάργυρος. Ωστόσο, ονομάζεται "σπάνιο μέταλλο" επειδή η διαδικασία παραγωγής είναι πιο περίπλοκη και δεν είναι εύκολο να εξαχθεί οικονομικά.
Το ζιρκόνιο έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, κυρίως με τη μορφή οξειδίου του ζιρκονίου σε κεραμικά, πυρίμαχα υλικά και άλλους τομείς, που αντιπροσωπεύουν περισσότερο από 90% της κατανάλωσης ζιρκονίου.
Επιπλέον, μια σημαντική χρήση του ζιρκονίου και των κραμάτων του είναι ως υλικά επένδυσης καυσίμου και άλλα δομικά υλικά για αντιδραστήρες πυρηνικής ενέργειας.
