Ցիրկոն՝ դրա վրա հիմնված համաձուլվածքներ: Հատկություններ, կիրառություն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 13:56

Հազվագյուտ, բայց միևնույն ժամանակ շատ կարևոր արդյունաբերության մեջ մետաղը՝ ցիրկոնիումը, առաջին անգամ մեկուսացվել է միայն 1824 թվականին։ Այնուամենայնիվ, այն դեռ պարունակում էր այլ տարրերի որոշակի տոկոս: Միայն 20-րդ դարում հնարավոր եղավ ստանալ մաքուր ցիրկոնիում, զերծ տարբեր կեղտերից։ Դրա վրա հիմնված համաձուլվածքները հաջողությամբ օգտագործվում են հրակայուն նյութերի, հղկանյութերի, կերամիկական ներկերի, հղկաթղթի, տեքստիլի, դեզոդորանտների և արհեստական քարերի արտադրության համար: Իհարկե, չպետք է մոռանալ բժշկության մեջ այս մետաղի բարձր նշանակության մասին։ Իմացեք ավելին նրա մասին։

Մետալուրգիայի զարգացում

Ցիրկոնը միջուկային էներգետիկայի համար համաձուլվածքների հիմնական բաղադրիչն է: Բայց դրա համար անհրաժեշտ է, որ այն հնարավորինս մաքուր լինի տարբեր կեղտերից։ Բանն այն է, որ ցիրկոնիումի հանքաքարերում կա ոչ միայն այնպիսի հազվագյուտ հողային տարր, ինչպիսին է հաֆնիումը, այլ նաև ազոտը, ածխածինը և թթվածինը։ Իսկ նման ոչ մետաղական կեղտերը բավականին վտանգավոր են և կարող են ներառվել միջուկային ռեակտորների կառուցվածքային նյութերի բաղադրության մեջ՝ ոչ ավելի, քան տոկոսի միլիոներորդական չափով։ Հետևաբար, մաքուր ցիրկոնիումի և համաձուլվածքների ստացումդրա հիմքը բավականին երկար և աշխատատար գործընթաց է։ Սկզբում բացվում է խտանյութը, այնուհետև հարստացվում, անցանկալի կեղտերն ու հաֆնիումը առանձնացվում են։

Մաքուր ցիրկոնիումը սովորական մետաղի տեսք ունի: Արտաքինով այն շատ նման է պողպատին, բայց միևնույն ժամանակ ավելի դիմացկուն և ճկուն։ Իհարկե, դրա վրա հիմնված համաձուլվածքներում դրա բնութագրերը կարող են զգալիորեն տարբերվել՝ կախված այլ տարրերի քանակից: Օրինակ, թթվածինը (0,6%-ից ավելի) ցիրկոնիումը կդարձնի ավելի փխրուն: Բայց կա նաև բացասական կողմ. այս մետաղի երկօքսիդը (ZrO_{2) ունի 2680 °C հալման ջերմաստիճան:}

Հիմնական շինանյութ

Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, ամենալայն տարածքը, որտեղ օգտագործվում են ցիրկոնիումը և նրա համաձուլվածքները, միջուկային արդյունաբերությունն է: Նրանց հիմնական առավելությունն այն է, որ նրանք ունեն ջերմային նեյտրոնային գրավման խաչմերուկ (ընդամենը 0,18 գոմ), լավ կոռոզիոն հատկություններ և բարձր հալման կետ: Այսպիսով, TVEL-ը միջուկային ռեակտորի ակտիվ գոտու հիմնական կառուցողական վառելիքի տարրն է, որի մեջ տեղադրված է միջուկային վառելիք։ Հենց դրա մեջ է տեղի ունենում ծանր միջուկների տրոհումը, ինչը նշանակում է, որ վառելիքի տարրը պետք է պատրաստված լինի ամենադիմացկուն և հրակայուն մետաղից, և այն չպետք է փոխի ռեակտորում նեյտրոնների կլանման բնույթը։։

Այսպիսով, դրա պատյան պատրաստելու համար օգտագործվում են ցիրկոնիումի համաձուլվածքներ: Նրանց նկատմամբ պահանջները բավականին խիստ են։ Այսպիսով, համաձուլվածքային տարրերը չպետք է վատթարացնեն դրա բնութագրերը: Մասնավորապես, խոսքը վերաբերում է ջերմային նեյտրոնների գրավման փոքր խաչմերուկին։ Ցիրկոնը համաձուլվում է, որպեսզիճնշել ազոտի վնասակար ազդեցությունը և բարելավել դրա կոռոզիոն հատկությունները: Մենդելեևի պարբերական համակարգի շատ տարրեր հարմար չեն, քանի որ դրանք նվազեցնում են որոշ բնութագրեր:

Վառելիքի ձողեր պատրաստելու համար օգտագործվող ամենահայտնի համաձուլվածքը ցիրկալոյն է: Նրա համաձուլման հիմնական տարրը անագն է, իսկ օժանդակ տարրերը՝ երկաթը, քրոմը և նիկելը։ Ռուսաստանում նիոբիումը առավել հաճախ օգտագործվում է ցիրկոնիումի համաձուլման համար։ Այն նաև ունի ցածր ջերմային նեյտրոնային կլանման խաչմերուկ, նվազեցնում է ջրածնի կլանումը և ձևավորում է միայն պինդ լուծույթներ: Եվ դա, իր հերթին, ապահովում է համաձուլվածքների բարձր ճկունություն:

Ցիրկոնիումի համաձուլվածք

Այս մետաղի բարձր կոռոզիոն դիմադրությունը բացատրում է, թե ինչու է այն այդքան հաճախ օգտագործվում որպես լեգիրող տարր սեւ և գունավոր մետալուրգիայում: Բացի այդ, այն անլուծելի է աղաթթուների և ազոտական թթուների և ալկալիների մեջ: Այսպիսով, մագնեզիումով ցիրկոնիումի բազմաբաղադրիչ համաձուլվածքները շատ տարածված են։ Բացի այդ, այս մետաղի հետ համաձուլումը մեծացնում է տիտանի թթվային դիմադրությունը: Պղնձի հետ ցիրկոնիումի համաձուլվածքները ունեն բարձր ուժ և էլեկտրական հաղորդունակություն: Հաճախ այն օգտագործվում է նաև որպես հավելում պողպատի տարբեր դասերի արտադրության մեջ: Սա թույլ է տալիս դրանցից հեռացնել ծծումբը, ազոտը և թթվածինը։

Բժշկական արդյունաբերություն

Հաշվի առնելով ցիրկոնիումը և դրա համաձուլվածքները, չի կարելի չնշել դրանց օգտագործման ևս մեկ ոլորտ: Բժշկական ոլորտում նրանք շատ հեռու են զբաղեցնում վերջին տեղից։ Վերջերս պողպատե ևտիտանի համաձուլվածքներ. Սակայն որոշ դեպքերում օրգանիզմը մերժել է այդ մետաղները, որոնց նկատմամբ ալերգիկ ռեակցիա է առաջացել։ Ժամանակակից բժշկությունը օգտագործում է ցիրկոնիումի և տիտանի համաձուլվածքներ՝ կեռների, թիթեղների, իմպլանտների, ատամնաշարերի և դրանց ամրացման մեխանիզմների արտադրության համար։

Քանի որ այս մետաղը և նրա միացությունները չեն գրգռում ոսկորներին և շրջակա փափուկ հյուսվածքներին, այն հաջողությամբ օգտագործվում է ոսկերչական իրերի արտադրության մեջ: Օրինակ՝ ցիրկոնիումի ականջօղերը ալերգիկ ռեակցիա չեն առաջացնում և ականջի բլթակի վերքը բուժում են ոչ ավելի վատ, քան ոսկուց։

Էլեկտրաէներգիայի սպառում

Ալյումինի և ցիրկոնիումի համաձուլվածքն ունի բազմաթիվ դրական հատկանիշներ և, հետևաբար, հաջողությամբ օգտագործվում է էներգետիկ արդյունաբերության մեջ: Փաստն այն է, որ պողպատե և պղնձե լարերը բավականին մեծ են կշռում, և հաճախ հին հենարանները չեն կարող դիմակայել նման բեռին: 1960 թվականին Ճապոնիայում մի խումբ գիտնականներ արտադրեցին ալյումինի և ցիրկոնիումի մի շարք համաձուլվածքներ։ Նրանք որոշել են, որ նման նյութը կարող է երկար ժամանակ օգտագործվել բարձր ջերմաստիճանի դեպքում (150-230 ° C) և միևնույն ժամանակ այն բավականին թեթև կլինի։ Սա թույլ է տալիս այն օգտագործել բարձր ջերմաստիճանի լարերի արտադրության համար: Սա մեծացնում է էլեկտրական ցանցերի հուսալիությունը և արդյունավետությունը:

Ցիրկոնիումի միացությունների և համաձուլվածքների այլ կիրառություններ

Շատ հակաքրտինքային միջոցների մեջ կարող եք գտնել այնպիսի բաղադրիչ, ինչպիսին է ալյումինե ցիրկոնիում տետրաքլորոհիդրեքսը: Այն քիմիական միացություն է, որը կլանում է քրտինքը և դրա հոտը։ Գիտնականները պարզել են, որ դա այդպես չէներծծվում է մաշկի մեջ և, հետևաբար, չի կարող լուրջ վնաս հասցնել առողջությանը: Չնայած դրան, ալյումին-ցիրկոնիում-տետրաքլորհիդրեքսգլիցինը արգելված է ԵՄ-ում և ԱՄՆ-ում:

Ցիրկոնիումի օքսիդը օգտագործվում է էլեկտրակորունդ պատրաստելու համար։ Ստացվում է թեքվող էլեկտրական վառարաններում հալեցնելով։ Ցիրկոնիումի էլեկտրակորունդը բավականին ամուր է և թույլ է տալիս մշակել նյութերը մեծ սեղմող ուժով։ Ամենից հաճախ այն օգտագործվում է կոպիտ և կոպիտ մանրացման համար։

Ընդհանուր առմամբ, պետք է նշել, որ ցիրկոնիումը և նրա համաձուլվածքները ունեն բարձր հալման ջերմաստիճան, քիմիական դիմադրություն և ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից: Այս պատճառով է, որ այն ակտիվորեն օգտագործվում է տարբեր ոլորտներում: