Lidhjet e zirkonit: përbërja, vetitë, aplikimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Përdorimi i lidhjes së zirkonit është aktualisht mjaft i përhapur në mjekësi dhe energji bërthamore. Në industri të tjera, ky material përdoret gjithashtu, por në një masë më të vogël. Vlen të përmendet se lidhjet e ndryshme nga kjo lëndë e parë kanë fituar popullaritet. Në vetvete, zirkonium nuk është bërë një material popullor, pasi cilësia e tij është shumë më e keqe se ajo e një lidhjeje të të njëjtit metal.

Informacion i përgjithshëm

Zirkonium (Zr) është një element i tabelës periodike, numri atomik i të cilit është 40 dhe pesha atomike është 91,22. Në kushte normale dhe në kushte normale, ky material është një metal i shkëlqyeshëm me një nuancë të bardhë argjendi. Dendësia e lëndëve të para të tilla arrin 6,45 g/cm3. Ky metal në formën e tij të pastër, i cili nuk përmban asnjë papastërti, dallohet për faktin se ka një duktilitet shumë të lartë dhe është shumë i lehtë për t'u përpunuar si i ftohtë ashtu edhe i nxehtë. Vlen të përmendet këtu se kjo lëndë e parë, si titani, për shembull, do të humbasë ndjeshëm vetitë e saj mekanike nëse kombinohet me papastërtitë e substancave jometalike. Zirkoni dhe oksigjeni konsiderohen si përbërësit më të keq.

Vetitë materiale dhealiazh

Zirkonium në vetvete dallohet për faktin se ka një rezistencë mjaft të lartë ndaj acideve të ndryshme. Kjo lëndë e parë nuk tretet në një mjedis të tillë si acidi nitrik dhe klorhidrik ose alkali. Ky funksion është kyç. Mbi bazën e tij, krijohen shumë lidhje të zirkonit. Për shembull, nëse merrni lidhje me shumë përbërës magnezi dhe shtoni një element të tillë si zirkonium në to, materiali do të bëhet shumë më rezistent ndaj korrozionit. Nëse krijoni një lidhje të titanit dhe zirkonit, atëherë rezistenca acidike e elementit të parë do të rritet.

Vlen të përmendet gjithashtu se të gjitha lidhjet e zirkonit me metale të tjera karakterizohen nga fakti se ato nuk humbasin qëndrueshmërinë e tyre në një gamë të gjerë temperaturash, rezistenca ndaj goditjeve mekanike mbetet në një nivel shumë të lartë. Një shembull është një aliazh magnezi me pak për qind zink dhe vetëm disa të dhjetat e një për qind zirkon. Metali që rezulton do të jetë pothuajse dy herë më i fortë se magnezi dhe gjithashtu do të jetë në gjendje të ruajë forcën e tij në temperatura deri në 200 gradë Celsius.

Përshkrimi i veçorive

Lidhjet e zirkonit përdoren më aktivisht në zona të tilla si veshja e elementeve të karburantit, tubat e kanalit të karburantit dhe pjesë të ndryshme të montimeve të karburantit. Vetë zirkonium karakterizohet gjithashtu nga fakti se seksioni kryq i thithjes së neutronit është mjaft i ulët. Sipas këtij treguesi, ai është i dyti vetëm pas substancave të tilla si magnezi dhe beriliumi. Përveç kësaj, pika e shkrirjes së zirkonit është shumë e lartë.

Lidhjet e zirkonit të përdorura në industri të ndryshme karakterizohen nga fakti se kanë rezistencë shumë të lartë ndaj korrozionit në ujë, në përzierjen avull-ujë, në avull të ngopur dhe të mbinxehur deri në një temperaturë prej rreth 350-360 gradë Celsius. Vlen gjithashtu të theksohet se ky kufi i temperaturës pritet të rritet në vlera më të larta në të ardhmen e afërt.

Parametrat e aliazhit

Vetitë e lidhjeve të zirkonit për sa i përket qëndrueshmërisë mekanike janë mjaft të larta, gjë që nuk mund të thuhet për zirkonin e pastër. Është me aliazh që arrihet forca e lartë e materialit. Për shembull, një aliazh i tillë si niobium (Nb) dhe 1% zirkon (Zr) do të karakterizohet nga fakti se forca rrjedhëse e materialit në temperaturat 20, 200, 300 dhe 400 gradë Celsius do të jetë 200, 160, 120 dhe 90 MPa. Kjo aliazh përdoret në mënyrë aktive për veshjen e shufrës së karburantit. Dhe, për shembull, nëse ndryshoni përbërjen e lidhjes së zirkonit me niobium, domethënë rritni përmbajtjen e zirkonit në 2,5%, atëherë forca e rrjedhshmërisë do të rritet në 280, 220, 200 dhe 180 MPa, në të njëjtat temperatura.

Megjithatë, materiale të tilla kanë të metat e tyre. Disavantazhet përfshijnë faktin se aliazhi me zirkon rezulton të jetë shumë i mërzitur kur temperatura arrin 320-350 gradë Celsius dhe më lart. Një tjetër disavantazh është se Zr shpërndan në mënyrë aktive hidrogjenin, i cili shpesh ndodh gjatë korrozionit. Për shkak të kësaj, do të formohen substanca të tilla si hidridet e zirkonit, të cilat reduktojnë në masë të madhe duktilitetin e lëndës së parë, gjë që e bën metalin më të brishtë.

Zirkonium në mjekësi

Lidhjet e zirkonit përdoren mjaft aktivisht në mjekësi. Shkencëtarët përmes eksperimenteve kanë zbuluar se edhe mbajtja e byzylykëve të thjeshtë të zirkonit mund të ndihmojë në trajtimin e disa sëmundjeve dhe gjithashtu mund të rrisë mirëqenien e përgjithshme të një personi.

Sot, implantet (mbajtësit) përdoren shpesh në fusha të tilla të mjekësisë si traumatologjia dhe kirurgjia maksilofaciale. Fiksatorët përdoren për fraktura, duke fiksuar kockat në mënyrë që ato të mos lëvizin. Pikërisht në këto raste mund të dallohen avantazhet e përdorimit të lidhjeve të zirkonit si: përputhshmëria e lartë biologjike (që nënkupton mungesën e reaksioneve alergjike të trupit të njeriut ndaj një aliazhi të tillë ose refuzimin), karakteristikat e forta të larta të lidhjes, e cila është shumë e rëndësishme. për fiksuesit. Vlen gjithashtu të theksohet se mungesa e refuzimit ose alergjisë ndaj një substance të tillë çoi në faktin se nuk kishte nevojë të përsëritej operacioni për heqjen e mbajtëses nëse trupi fillonte papritur të refuzonte implantin.

Zirkonium në industrinë e energjisë bërthamore

Deri në vitet 50 të shekullit të kaluar, besohej se zirkonium nuk ishte i përshtatshëm për t'u përdorur në këtë zonë. Sidoqoftë, ishte në vitet '50. Për herë të parë, u mor një material që u pastrua plotësisht nga një papastërti e tillë si hafniumi. Pas pastrimit, rezultoi se zirkoniumi i pastër ka një seksion kryq të thithjes termike të neutronit shumë të vogël. Ishte kjo cilësi që u bë kryesore dhe bëri të mundur përdorimin e lidhjeve të zirkonit në industrinë e energjisë bërthamore.

Duhet shtuar se zirkonium i pastruar thjesht nuk mund të përdoret sepse rezistenca ndaj korrozionit ishte shumë e ulët në ujë të nxehtë. Pas kësaj, u vendos që të përdoren lidhjet me bazë zirkoniumi. Ata e kanë vërtetuar vlerën e tyre në reaktorë të ftohur me avull dhe mjedise të ngjashme gërryese.

Zbatimet e përgjithshme të lidhjeve

Zirkoni përdoret gjerësisht si një element aliazh. Kjo për faktin se metalet të cilave u shtohet kjo substancë bëhen më rezistente ndaj nxehtësisë, rezistente ndaj acideve etj. Kjo do të thotë, aliazhi i metalit dhe zirkonit tejkalon shumë lëndën e parë fillestare në karakteristikat e tij.

Ferrozirkonium përdoret mjaft gjerësisht. Është një aliazh i zirkonit dhe hekurit. Përmbajtja e elementit aliazh Zr arrin 20% të masës totale. Një substancë e tillë përdoret në metalurgji si një deoksidues dhe degazues për çelikun. Lidhjet e aluminit-zirkonit, për shembull, konsiderohen si më rezistentët ndaj korrozionit dhe përdoren në rrjetat katodike për tuba vakum. Përmbajtja e Zr në një aliazh të tillë nuk është më shumë se 3% e masës totale.

Në metalurgjinë e zezë, përveç ferrozirkonit, shpesh përdoret një aliazh i Zr dhe silikonit. Përdoret për heqjen e gazit të çelikut. Një aliazh bakri dhe zirkoni përdoret gjerësisht për prodhimin e elementeve përcjellës për pajisjet elektrike.

Gjetja e zirkoniumit

Vlen të përmendet se zirkonium është një element mjaft i rrallë. Përmbajtja e kësaj substance në koren e tokës nuk e kalon0.025% ndaj peshës. Zirkoni zë rreshtin e dymbëdhjetë në tabelën e përhapjes së metaleve. Kjo lëndë e parë është mjaft e shpërndarë, dhe për këtë arsye është shumë e vështirë të gjesh ndonjë depozitë të madhe të saj. Më së shpeshti gjendet si një përbërje kimike e vendosur në litosferë, pasi vetë zirkonium është një element litofil.