Главна својства и употреба цирконијума

 

• Цирконијум (Зр) је девети најчешћи елемент и има у изобиљу у земљиној кори, чинећи 0.025%. Његов геолошки садржај премашује Зн, Пб, Ни, па чак и Цу и Сн, а његове резерве су 2,5 пута више од бакра.

• Тачка топљења је 1882Ц, тачка кључања је 4377 степени, а густина је 6,506г/цм3(20).

• Према карактеристикама перформанси цирконијума, цирконијум се углавном користи у нуклеарним реакторима, хемијској опреми и као компоненте легуре.

• Цирконијум има низак пресек термичке апсорпције неутрона (0.18 циљ), а хафнијум има велики пресек термичких неутрона (105 циљ); цирконијум има атомски број 4а и атомску тежину од 91,224.

(1) Цирконијум је термички неутралан продоран материјал
Под неутронским зрачењем, чврстоћа и жилавост цирконијума остају непромењени, а његов попречни пресек апсорпције топлотних неутрона је мали, што га чини добрим конструкцијским материјалом за реактор.

(2) Цирконијум, одличан материјал отпоран на корозију, има јаку отпорност на многе корозивне медије.

Његова одлична отпорност на киселу, алкалну и корозију течних метала чини цирконијум идеалним материјалом за данашње измењиваче топлоте, торњеве за скидање, торњеве за сушење и реакторске вентиле. Преферирани материјал за врата, канале и нуклеарне апликације.

(3) Водоник и материјали за отпуштање гаса почињу да апсорбују водоник под условима ниске температуре.

(4) Као најбољи легирајући елемент за челик, алуминијум, магнезијум, бакар, титанијум, цирконијум, ниобијум, итд.

Као адитив легуре, углавном се користи у легурама алуминијума и магнезијума за контролу величине зрна и микроструктуре, иу челику за деоксидацију.

(1) За цирконијум који се користи у нуклеарној индустрији, садржај хафнијума је ограничен на мање од неколико делова на десет хиљада и захтева топлотну обраду.
(2) Цирконијум за ненуклеарну индустрију, садржај хафнијума може достићи око 4%.

 

Цирконијум је активан метал и веома је осетљив на присуство нечистоћа. Количине нечистоћа у траговима могу изазвати кртост. Има јак афинитет према кисеонику, азоту, водонику и другим гасовима у околном гасу.

 

На високим температурама, цирконијум се лако контаминира гасом и подлеже реакцији оксидације.

 

Може да реагује са кисеоником у ваздуху на собној температури и формира заштитни филм од оксида. Овај заштитни филм даје цирконијум и легуре изузетно јаке антикорозивне способности.

 

1. Механичка својства цирконијумског материјала на собној температури

Цирконијум има добре механичке особине на собној температури. Генерално, цирконијум се користи као материјал за посуде под притиском, а његово издужење не сме бити мање од 16%. Минимална стопа истезања општих материјала контејнера не може бити мања од 14%, а општа Захтев је да стопа издужења буде већа или једнака 20%. Пречник осе савијања током испитивања савијања општих металних материјала је 4т, а стандард за цирконијум је 10т.

2. Високотемпературна и нискотемпературна својства цирконијумског материјала

1) Снага пузања:
Временски зависно пузање под напрезањем се генерално изражава као проценат пластичне деформације у датом тренутку под константним оптерећењем.

2) Стрес руптура
Метода мерења животног века метала при константној температури и условима константног оптерећења се генерално користи за легуре које носе оптерећење које су оштећене у кратком временском периоду.

3) Нискотемпературне перформансе, цирконијум нема прелаз са нискотемпературне дуктилности на кртост.

4) Замор, границе замора у цирконијуму и легурама цирконијума.