Główne właściwości i zastosowania cyrkonu

 

• Cyrkon (Zr) jest dziewiątym najpowszechniejszym pierwiastkiem i występuje w dużych ilościach w skorupie ziemskiej, stanowiąc 0,025%.Jego zawartość geologiczna przekracza Zn, Pb, Ni, a nawet Cu i Sn, a jego rezerwy wynoszą 2,5 razy więcej niż miedź.

• Temperatura topnienia wynosi 1882°C, temperatura wrzenia 4377 stopni, a gęstość 6,506 g/cm3(20).

• Zgodnie z charakterystyką cyrkonu, cyrkon jest stosowany głównie w reaktorach jądrowych, sprzęcie chemicznym i jako składniki stopów.

• Cyrkon ma niski przekrój poprzeczny absorpcji neutronów termicznych (cel 0.18), a hafn ma wysoki przekrój poprzeczny neutronów termicznych (cel 105); cyrkon ma liczbę atomową 4a i masę atomową 91,224.

(1) Cyrkon jest materiałem penetrującym neutralnym termicznie
Pod wpływem promieniowania neutronowego wytrzymałość i wytrzymałość cyrkonu pozostają niezmienione, a jego przekrój poprzeczny absorpcji neutronów termicznych jest niewielki, co czyni go dobrym materiałem konstrukcyjnym reaktora.

(2) Cyrkon, doskonały materiał odporny na korozję, ma dużą odporność na wiele mediów korozyjnych.

Doskonała odporność na korozję kwasową, alkaliczną i ciekłego metalu sprawia, że ​​cyrkon jest idealnym materiałem na dzisiejsze wymienniki ciepła, wieże odpędowe, wieże suszące i zawory reaktorów. Preferowany materiał na drzwi, przewody i zastosowania nuklearne.

(3) Wodór i materiały odgazowujące zaczynają absorbować wodór w warunkach niskiej temperatury.

(4) Jako najlepszy pierwiastek stopowy do stali, aluminium, magnezu, miedzi, tytanu, cyrkonu, niobu itp.

Jako dodatek do stopów stosuje się go głównie w stopach aluminiowo-magnezowych w celu kontrolowania wielkości ziaren i mikrostruktury oraz w stali do odtleniania.

(1) W przypadku cyrkonu stosowanego w przemyśle nuklearnym zawartość hafnu jest ograniczona do mniej niż kilku części na dziesięć tysięcy i wymaga obróbki cieplnej.
(2) Cyrkon dla przemysłu niejądrowego, zawartość hafnu może osiągnąć około 4%.

 

Cyrkon jest metalem aktywnym i jest bardzo wrażliwy na obecność pierwiastków zanieczyszczających. Śladowe ilości zanieczyszczeń mogą powodować kruchość. Ma silne powinowactwo do tlenu, azotu, wodoru i innych gazów w otaczającym gazie.

 

W wysokich temperaturach cyrkon łatwo ulega zanieczyszczeniu gazem i ulega reakcji utleniania.

 

Może reagować z tlenem z powietrza w temperaturze pokojowej, tworząc tlenkową warstwę ochronną. Ta warstwa ochronna nadaje cyrkonowi i stopom wyjątkowo silne właściwości antykorozyjne.

 

1. Właściwości mechaniczne materiału cyrkonowego w temperaturze pokojowej

Cyrkon ma dobre właściwości mechaniczne w temperaturze pokojowej. Ogólnie rzecz biorąc, cyrkon jest stosowany jako materiał na zbiorniki ciśnieniowe, a jego wydłużenie nie może być mniejsze niż 16%. Minimalny współczynnik wydłużenia ogólnych materiałów na pojemniki nie może być mniejszy niż 14%, a ogólna wymaganiem jest, aby współczynnik wydłużenia był większy lub równy 20%. Średnica osi zginania podczas próby zginania ogólnych materiałów metalowych wynosi 4 tony, a norma dla cyrkonu wynosi 10 ton.

2. Właściwości materiału cyrkonowego w wysokiej i niskiej temperaturze

1) Siła pełzania:
Zależne od czasu, zależne od odkształcenia pełzanie pod wpływem naprężenia jest ogólnie wyrażane jako procent odkształcenia plastycznego w danym czasie pod stałym obciążeniem.

2) Pęknięcie naprężenia
Metodę pomiaru trwałości metalu w stałej temperaturze i warunkach stałego obciążenia stosuje się powszechnie w przypadku stopów nośnych, które ulegają uszkodzeniu w krótkim czasie.

3) Wydajność w niskich temperaturach, cyrkon nie przechodzi od plastyczności w niskiej temperaturze do kruchości.

4) Zmęczenie, granice zmęczenia w cyrkonie i stopach cyrkonu.