Цирконийн хайлш: найрлага, шинж чанар, хэрэглээ

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 10:35

Цирконийн хайлшийг ашиглах нь одоогоор анагаах ухаан, цөмийн энергийн салбарт нэлээд өргөн тархсан байна. Бусад үйлдвэрүүдэд энэ материалыг бас ашигладаг боловч бага хэмжээгээр хэрэглэдэг. Энэ түүхий эдээс янз бүрийн хайлш алдартай болсон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Чанар нь ижил металлын хайлшаас хамаагүй муу тул циркони нь өөрөө алдартай материал болж чадаагүй юм.

Ерөнхий мэдээлэл

Циркон (Zr) нь үелэх системийн элемент бөгөөд атомын дугаар нь 40, атомын жин нь 91.22. Хэвийн болон хэвийн нөхцөлд энэ материал нь мөнгөлөг цагаан өнгөтэй гялалзсан металл юм. Ийм түүхий эдийн нягт нь 6.45 г/см3 хүрдэг. Ямар ч хольц агуулаагүй цэвэр хэлбэрээрээ энэ металл нь маш өндөр уян хатан чанартай, хүйтэн, халуун аль алинд нь боловсруулахад маш хялбар байдгаараа онцлог юм. Жишээлбэл, титан гэх мэт энэхүү түүхий эд нь металл бус бодисын хольцтой холилдсон тохиолдолд механик шинж чанараа эрс алдах болно гэдгийг энд тэмдэглэх нь зүйтэй. Циркони ба хүчилтөрөгчийг хамгийн муу нэгдлүүд гэж үздэг.

Материалын шинж чанар бахайлш

Циркон нь өөрөө төрөл бүрийн хүчилд нэлээд өндөр эсэргүүцэлтэй байдгаараа онцлог юм. Энэ түүхий эд нь азотын болон давсны хүчил, шүлт зэрэг орчинд уусдаггүй. Энэ онцлог нь гол зүйл юм. Үүний үндсэн дээр олон цирконы хайлшийг бий болгодог. Жишээлбэл, хэрэв та олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй магнийн хайлшийг авч, түүнд циркони гэх мэт элемент нэмбэл материал нь зэврэлтэнд илүү тэсвэртэй болно. Хэрэв та титан, цирконы хайлш хийвэл эхний элементийн хүчилд тэсвэртэй байдал нэмэгдэнэ.

Бусад металлтай бүх цирконий хайлш нь өргөн температурын хязгаарт бат бөх чанараа алддаггүй, механик цочролд тэсвэртэй байдал нь маш өндөр түвшинд байдгаараа онцлог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жишээ нь, магнийн хайлш нь хэдхэн хувийн цайр, аравны хэдхэн хувь циркони юм. Үүссэн металл нь магниас бараг хоёр дахин бат бөх байх бөгөөд мөн 200 хэм хүртэлх температурт хүч чадлаа хадгалах боломжтой.

Онцлогуудын тайлбар

Цирконийн хайлшийг түлшний элементийн бүрээс, түлшний сувгийн хоолой, түлшний угсралтын төрөл бүрийн хэсгүүдэд хамгийн идэвхтэй ашигладаг. Циркон нь өөрөө бас нейтрон шингээх хөндлөн огтлол нь харьцангуй бага байдгаараа онцлог юм. Энэ үзүүлэлтээр магни, бериллий зэрэг бодисын дараа хоёрдугаарт ордог. Үүнээс гадна цирконы хайлах цэг маш өндөр.

Цирконийн хайлш нь янз бүрийн үйлдвэрүүдэд ашиглагддаг нь ус, уур-усны хольц, ханасан болон хэт халсан ууранд 350-360 градус орчим температурт зэврэлтэнд маш өндөр тэсвэртэй байдгаараа онцлог юм. Ойрын ирээдүйд энэ температурын хязгаарыг илүү өндөр түвшинд хүргэх төлөвтэй байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Хайлшны параметрүүд

Цирконийн хайлшийн шинж чанар механик тогтвортой байдлын хувьд нэлээд өндөр бөгөөд үүнийг цэвэр цирконы талаар хэлэх боломжгүй юм. Энэ нь хайлшлах замаар материалын өндөр бат бөх чанарыг олж авдаг. Жишээлбэл, ниобий (Nb) ба 1% циркони (Zr) зэрэг хайлш нь 20, 200, 300, 400 градусын температурт материалын уналтын бат бэх нь 200, 160, 120 байх болно. ба 90 МПа. Энэ хайлшийг түлшний саваа бүрээсэнд идэвхтэй ашигладаг. Жишээлбэл, хэрэв та цирконы хайлшийн найрлагыг ниобийтэй сольж, өөрөөр хэлбэл цирконы агууламжийг 2.5% хүртэл нэмэгдүүлбэл ижил температурт уналтын бат бэх нь 280, 220, 200, 180 МПа хүртэл өсөх болно.

Гэсэн хэдий ч ийм материал нь сул талуудтай. Сул тал нь 320-350 хэм ба түүнээс дээш температурт цирконий хайлш нь хэтэрхий аймшигтай болж хувирдаг. Өөр нэг сул тал нь Zr нь устөрөгчийг идэвхтэй уусгадаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн зэврэлт үүсэх үед үүсдэг. Үүнээс болж циркони гидрид зэрэг бодисууд үүсэх ба энэ нь түүхий эдийн уян хатан чанарыг ихээхэн бууруулж, металыг илүү хэврэг болгодог.

Анагаах ухаанд циркони

Цирконийн хайлшийг анагаах ухаанд нэлээд идэвхтэй ашигладаг. Эрдэмтэд туршилтаар энгийн циркон бугуйвч зүүх нь зарим өвчнийг эмчлэхэд тустай бөгөөд хүний эрүүл мэндийг сайжруулдаг болохыг тогтоожээ.

Өнөөдөр имплант (барьцаалагч) нь гэмтэл, эрүү нүүрний мэс засал зэрэг анагаах ухааны салбарт ихэвчлэн ашиглагддаг. Фиксаторууд нь ясыг хөдөлгөхгүйн тулд ясыг бэхлэхэд ашигладаг. Цирконийн хайлшийг ашиглахын давуу талуудыг дараахь тохиолдолд ялгаж салгаж болно: биологийн өндөр нийцэмж (хүний бие махбодид ийм хайлш эсвэл татгалзсан харшлын урвал байхгүй гэсэн үг), хайлшийн өндөр бат бэх шинж чанар нь маш чухал юм. бэхлэгчдэд зориулсан. Ийм бодисоос татгалзсан эсвэл харшилгүй байсан нь гэнэт суулгацаас татгалзаж эхэлбэл тогтоогчийг арилгах мэс заслын үйл ажиллагааг давтан хийх шаардлагагүй болохыг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Цөмийн эрчим хүчний салбарт циркони

Өнгөрсөн зууны 50-аад он хүртэл цирконийг энэ хэсэгт хэрэглэхэд тохиромжгүй гэж үздэг байсан. Гэсэн хэдий ч энэ нь 50-аад оны үед байсан. Гафни гэх мэт хольцоос бүрэн цэвэршсэн материалыг анх удаа гаргаж авсан. Цэвэршүүлсний дараа цэвэр циркони нь маш бага дулааны нейтрон шингээх хөндлөн огтлолтой болох нь тогтоогджээ. Чухам энэ чанар нь гол чанар болж, цирконы хайлшийг цөмийн эрчим хүчний салбарт ашиглах боломжтой болгосон.

Халуун усанд зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал хэт бага байсан тул энгийн цэвэршүүлсэн цирконийг ашиглах боломжгүй гэдгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй. Үүний дараа цирконид суурилсан хайлшийг ашиглахаар шийдсэн. Тэд уурын хөргөлттэй реактор болон ижил төстэй идэмхий орчинд өөрсдийн үнэ цэнийг баталсан.

Хайлшны ерөнхий хэрэглээ

Цирконийг хайлшийн элемент болгон өргөн ашигладаг. Энэ нь энэ бодисыг нэмсэн металууд нь халуунд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй гэх мэт болдогтой холбоотой юм. Өөрөөр хэлбэл, металл болон циркониумын хайлш нь шинж чанараараа анхны түүхий эдээс ихээхэн давсан байна.

Ferrozirconium нь нэлээд өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь циркони ба төмрийн хайлш юм. Zr хайлшлах элементийн агууламж нийт массын 20% -д хүрдэг. Ийм бодисыг металлургийн салбарт гангийн исэлдүүлэгч, хийгүйжүүлэгч болгон ашигладаг. Жишээлбэл, хөнгөн цагаан-цирконийн хайлш нь зэврэлтэнд хамгийн тэсвэртэй гэж тооцогддог бөгөөд вакуум хоолойн катодын сүлжээнд ашиглагддаг. Ийм хайлш дахь Zr-ийн агууламж нийт массын 3%-иас ихгүй байна.

Хар төмөрлөгийн салбарт ферроциркониоос гадна Zr болон цахиурын хайлшийг ихэвчлэн ашигладаг. Энэ нь гангийн хийгүйжүүлэхэд ашиглагддаг. Зэс, цирконы хайлшийг цахилгаан тоног төхөөрөмжийн дамжуулагч элемент үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг.

Цирконийг олох

Циркон бол нэлээд ховор элемент гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Дэлхийн царцдас дахь энэ бодисын агууламж түүнээс хэтрэхгүйЖингээр 0.025%. Циркон нь металлын тархалтын хүснэгтийн арван хоёрдугаар эгнээг эзэлдэг. Энэ түүхий эд нь нэлээд тархсан тул түүний томоохон ордуудыг олоход маш хэцүү байдаг. Циркон нь өөрөө литофиль элемент учраас ихэвчлэн литосферт байрлах химийн нэгдэл хэлбэрээр олддог.