Zirconium: aloi kulingana nayo. Mali, maombi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Nadra, lakini wakati huo huo muhimu sana katika tasnia nyingi, chuma - zirconium - ilitengwa kwa mara ya kwanza mnamo 1824 tu. Hata hivyo, bado ilikuwa na asilimia fulani ya vipengele vingine. Tu katika karne ya 20 iliwezekana kupata zirconium safi, bila uchafu mbalimbali. Aloi kulingana na hiyo hutumiwa kwa mafanikio kwa ajili ya utengenezaji wa refractories, abrasives, rangi za kauri, sandpaper, nguo, deodorants na mawe bandia. Bila shaka, mtu asipaswi kusahau kuhusu umuhimu mkubwa wa chuma hiki katika dawa. Pata maelezo zaidi kumhusu.

Maendeleo ya madini

Zirconium ni sehemu kuu ya aloi za uhandisi wa nguvu za nyuklia. Lakini kwa hili ni muhimu kuwa safi iwezekanavyo kutoka kwa uchafu mbalimbali. Ukweli ni kwamba katika ores ya zirconium hakuna tu kipengele cha nadra cha dunia kama hafnium, lakini pia nitrojeni, kaboni na oksijeni. Na uchafu kama huo usio wa chuma ni hatari sana na unaweza kujumuishwa katika muundo wa vifaa vya kimuundo vya athari za nyuklia kwa kiasi cha si zaidi ya milioni ya asilimia. Kwa hiyo, kupata zirconium safi na aloi juumsingi wake ni mchakato mrefu na wa utumishi. Kwanza, mkusanyiko hufunguliwa, kisha huimarishwa, uchafu usiohitajika na hafnium hutenganishwa.

Zirconium safi inaonekana kama chuma cha kawaida. Kwa kuonekana, ni sawa na chuma, lakini wakati huo huo ni muda mrefu zaidi na ductile. Bila shaka, katika aloi kulingana na hilo, sifa zake zinaweza kutofautiana kwa kiasi kikubwa kulingana na kiasi cha vipengele vingine. Kwa mfano, oksijeni (zaidi ya 0.6%) itafanya zirconium brittle zaidi. Lakini pia kuna upande wa chini: dioksidi ya chuma hiki (ZrO_{2) ina kiwango cha kuyeyuka cha 2680 °C.}

Nyenzo kuu za ujenzi

Kama ilivyotajwa awali, eneo pana zaidi ambapo zirconium na aloi zake hutumiwa ni tasnia ya nyuklia. Faida yao kuu ni kwamba wana sehemu ndogo ya kukamata neutron ya mafuta (ghalani 0.18 tu), mali nzuri ya kutu na kiwango cha juu cha kuyeyuka. Kwa hivyo, TVEL ndio sehemu kuu ya mafuta ya ukanda wa kazi wa kinu ya nyuklia, ambayo mafuta ya nyuklia huwekwa. Ni ndani yake ambapo mgawanyiko wa viini vizito hutokea, ambayo ina maana kwamba kipengele cha mafuta lazima kifanywe kwa chuma cha kudumu zaidi na kinzani, na haipaswi kubadili tabia ya kunyonya kwa nyutroni kwenye reactor.

Kwa hivyo, aloi za zirconium hutumika kutengeneza ganda lake. Mahitaji kwao ni madhubuti kabisa. Kwa hivyo, vitu vya aloi haipaswi kuzidisha sifa zake. Hasa, hii inahusu sehemu ndogo ya msalaba kwa ajili ya kunasa nyutroni za joto. Zirconium ni alloyed ilikukandamiza madhara ya nitrojeni na kuboresha mali yake ya kutu. Vipengele vingi vya mfumo wa mara kwa mara wa Mendeleev havifai, kwani hupunguza sifa fulani.

Aloi maarufu zaidi inayotumiwa kutengeneza vijiti vya mafuta ni zircaloy. Kipengele chake kikuu cha aloi ni bati, na vipengele vya msaidizi ni chuma, chromium na nickel. Huko Urusi, niobium hutumiwa mara nyingi kwa aloi ya zirconium. Pia ina sehemu ya msalaba ya kukamata neutroni ya chini ya mafuta, inapunguza uchukuaji wa hidrojeni, na hutengeneza suluhu gumu pekee. Na hii, kwa upande wake, hutoa aloi na uductility wa juu.

Aloyi ya zirconium

Ustahimilivu mkubwa wa kutu wa metali hii hueleza ni kwa nini hutumiwa mara nyingi kama kipengele cha aloi katika madini ya feri na yasiyo na feri. Kwa kuongeza, haipatikani katika asidi hidrokloriki na nitriki na alkali. Kwa hivyo, aloi za multicomponent za zirconium na magnesiamu ni maarufu sana. Kwa kuongeza, alloying na chuma hiki huongeza upinzani wa asidi ya titani. Aloi za zirconium na shaba zina nguvu ya juu na conductivity ya umeme. Mara nyingi pia hutumiwa kama nyongeza katika utengenezaji wa darasa tofauti za chuma. Hii hukuruhusu kuondoa salfa, nitrojeni na oksijeni kutoka kwao.

Tasnia ya matibabu

Kwa kuzingatia zirconium na aloi zake, mtu hawezi kushindwa kutaja eneo moja zaidi la matumizi yao. Katika tasnia ya matibabu, wanachukua mbali na mahali pa mwisho. Hivi karibuni, chuma naaloi za titani. Hata hivyo, katika baadhi ya matukio, mwili ulikataa metali hizi, ambayo athari ya mzio ilionekana. Dawa ya kisasa hutumia aloi za zirconium na titanium kwa ajili ya utengenezaji wa bidhaa kuu, sahani, vipandikizi, meno bandia na njia zake za kurekebisha.

Kwa sababu chuma hiki na viambajengo vyake havichochei mifupa na tishu laini zinazozunguka, kimetumika kwa mafanikio katika utengenezaji wa vito. Kwa mfano, pete za zirconium hazisababishi athari ya mzio na huponya jeraha kwenye ncha ya sikio si mbaya zaidi kuliko dhahabu.

Matumizi ya nguvu

Aloi ya alumini na zirconium ina sifa nyingi chanya na kwa hivyo inatumika kwa mafanikio katika tasnia ya nishati. Ukweli ni kwamba waya za chuma na shaba zina uzito mwingi, na mara nyingi msaada wa zamani hauwezi kuhimili mzigo kama huo. Mnamo 1960, huko Japani, kikundi cha wanasayansi kilitoa safu ya aloi za alumini na zirconium. Waliamua kwamba nyenzo hizo zinaweza kutumika kwa muda mrefu kwa joto la juu (150-230 ° C) na wakati huo huo itakuwa nyepesi kabisa. Hii inaruhusu kutumika kwa ajili ya utengenezaji wa waya za joto la juu. Hii huongeza uaminifu na ufanisi wa mitandao ya umeme.

Programu zingine za misombo ya zirconium na aloi

Katika dawa nyingi za kuzuia kupumua, unaweza kupata kijenzi kama vile Aluminium Zirconium Tetrachlorohydrex. Ni kemikali ambayo inachukua jasho na harufu yake. Wanasayansi wamegundua kuwa sivyokufyonzwa ndani ya ngozi, na kwa hiyo, haiwezi kusababisha madhara makubwa kwa afya. Licha ya hayo, aluminium-zirconium-tetrachlorohydrexglycine imepigwa marufuku katika EU na Marekani.

Zirconium oxide hutumika kutengeneza electrocorundum. Inapatikana kwa kuyeyusha katika tanuu za umeme za kutega. Zirconium electrocorundum inageuka kuwa na nguvu kabisa na inaruhusu vifaa vya usindikaji kwa nguvu kubwa ya kushinikiza. Mara nyingi hutumika kwa usagaji mbaya na mbaya.

Kwa ujumla, ikumbukwe kwamba zirconium na aloi zake zina kiwango cha juu cha kuyeyuka, upinzani wa kemikali na mgawo wa chini wa upanuzi wa joto. Ni kwa sababu hii kwamba inatumika kikamilifu katika nyanja mbalimbali.