מאפיינים ושימושים עיקריים של זירקוניום

 

• זירקוניום (Zr) הוא היסוד התשיעי בשכיחותו ונמצא בשפע בקרום כדור הארץ, ומהווה 0.025%. התכולה הגיאולוגית שלו עולה על Zn,Pb,Ni, ואפילו Cu ו-Sn, והעתודות שלו הן 2.5 פעמים מזו של נחושת.

• נקודת ההיתוך היא 1882C, נקודת הרתיחה היא 4377 מעלות, והצפיפות היא 6.506g/cm3(20).

• על פי מאפייני הביצועים של זירקוניום, זירקוניום משמש בעיקר בכורים גרעיניים, בציוד כימי וכרכיבי סגסוגת.

• לזרקוניום יש חתך ספיגת נויטרונים תרמי נמוך (0.18 יעד), ולחפניום יש חתך ניטרונים תרמי גבוה (מטרה 105); לזירקוניום יש מספר אטומי של 4a ומשקל אטומי של 91.224.

(1) זירקוניום הוא חומר חודר תרמית ניטרלי
תחת קרינת נויטרונים, החוזק והקשיחות של הזירקוניום נשארים ללא שינוי, וחתך ספיגת הניטרונים התרמי שלו קטן, מה שהופך אותו לחומר מבני טוב בכור.

(2) זירקוניום, חומר עמיד בפני קורוזיה מעולה, בעל עמידות חזקה למדיות קורוזיביות רבות.

העמידות המצוינת שלו בפני קורוזיה חומצה, אלקלית ומתכת נוזלית הופכת את הזירקוניום לחומר אידיאלי עבור מחליפי החום של ימינו, מגדלי הפשטה, מגדלי ייבוש ושסתומי כורים. חומר מועדף עבור דלתות, תעלות ויישומים גרעיניים.

(3) מימן וחומרי הסרת גז מתחילים לספוג מימן בתנאי טמפרטורה נמוכה.

(4) כאלמנט הסגסוג הטוב ביותר לפלדה, אלומיניום, מגנזיום, נחושת, טיטניום, זירקוניום, ניוביום וכו'.

כתוסף סגסוגת, הוא משמש בעיקר בסגסוגות אלומיניום-מגנזיום כדי לשלוט בגודל הגרגירים ובמבנה המיקרו, ובפלדה לניקוי חמצון.

(1) עבור זירקוניום המשמש בתעשייה הגרעינית, תכולת הפניום מוגבלת לפחות מכמה חלקים לעשרת אלפים ודורשת טיפול בחום.
(2) זירקוניום לתעשייה שאינה גרעינית, תכולת הפניום יכולה להגיע לכ-4%.

 

זירקוניום היא מתכת פעילה ורגישה מאוד לנוכחות יסודות טומאה. כמויות עקבות של זיהומים עלולות לגרום להתפרקות. יש לו זיקה חזקה לחמצן, חנקן, מימן וגזים אחרים בגז הסביבה.

 

בטמפרטורות גבוהות, זירקוניום מזוהם בקלות על ידי גז ועובר תגובת חמצון.

 

הוא יכול להגיב עם חמצן באוויר בטמפרטורת החדר ליצירת סרט מגן תחמוצת. סרט מגן זה נותן לזירקוניום וסגסוגות יכולות אנטי קורוזיה חזקות במיוחד.

 

1. תכונות מכניות של חומר זירקוניום בטמפרטורת החדר

לזרקוניום יש תכונות מכניות טובות בטמפרטורת החדר.בדרך כלל, זירקוניום משמש כחומר לכלי לחץ, וההתארכות שלו לא צריכה להיות פחות מ-16%. שיעור ההתארכות המינימלי של חומרי מיכל כללי לא יכול להיות פחות מ-14%, וההתארכות הכללית הדרישה היא שקצב ההתארכות גדול או שווה ל-20%. קוטר ציר הכיפוף במהלך בדיקת הכיפוף של חומרי מתכת כלליים הוא 4 ט, והתקן לזירקוניום הוא 10 ט.

2. תכונות טמפרטורה גבוהה וטמפרטורה נמוכה של חומר זירקוניום

1) חוזק זחילה:
הזחילה התלויה במתח תחת לחץ מתבטאת בדרך כלל כאחוז העיוות הפלסטי בזמן נתון בעומס קבוע.

2) קרע במתח
השיטה של ​​מדידת חיי מתכת בתנאי טמפרטורה קבועים ועומס קבוע משמשת בדרך כלל לסגסוגות נושאות עומס שנפגעות תוך פרק זמן קצר.

3) ביצועים בטמפרטורה נמוכה, לזירקוניום אין מעבר משיכות בטמפרטורה נמוכה לשבירות.

4) עייפות, מגבלות עייפות בזרקוניום וסגסוגות זירקוניום.