Zirconium alloys: ቅንብር፣ ንብረቶች፣ መተግበሪያ

2024 ደራሲ ደራሲ: Howard Calhoun | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 10:17

የዚርኮኒየም ቅይጥ አጠቃቀም በአሁኑ ጊዜ በመድኃኒት እና በኒውክሌር ኃይል ውስጥ በጣም የተስፋፋ ነው። በሌሎች ኢንዱስትሪዎች ውስጥ, ይህ ቁሳቁስ ጥቅም ላይ ይውላል, ነገር ግን በተወሰነ ደረጃ. ከዚህ ጥሬ እቃ ውስጥ የተለያዩ ቅይጥዎች ተወዳጅነት እንዳገኙ ልብ ሊባል የሚገባው ነው. ዚሪኮኒየም በራሱ ተወዳጅነት ያለው ቁሳቁስ አልሆነም, ምክንያቱም ጥራቱ ከተመሳሳይ ብረት ቅይጥ የበለጠ የከፋ ነው.

አጠቃላይ መረጃ

Zirconium (Zr) የፔሪዲክ ሠንጠረዥ አካል ሲሆን አቶሚክ ቁጥሩ 40 እና አቶሚክ ክብደቱ 91.22 ነው።በመደበኛ ሁኔታ እና በተለመደው ሁኔታ ይህ ቁሳቁስ ብርማ ነጭ ቀለም ያለው አንጸባራቂ ብረት ነው። የእነዚህ ጥሬ ዕቃዎች ጥግግት 6.45 ግ/ሴሜ3 ይደርሳል። ይህ ብረት በንጹህ መልክ ውስጥ, ምንም አይነት ቆሻሻን ያልያዘ, በጣም ከፍተኛ የሆነ የቧንቧ ዝርግ በመኖሩ ተለይቶ ይታወቃል, እና ሁለቱንም ቀዝቃዛ እና ሙቅ ለማቀነባበር በጣም ቀላል ነው. እዚህ ላይ ልብ ሊባል የሚገባው እንደ ታይታኒየም ያሉ ይህ ጥሬ ዕቃዎች ከብረት ካልሆኑ ንጥረ ነገሮች ቆሻሻዎች ጋር ከተጣመሩ የሜካኒካል ንብረቶቹን በከፍተኛ ሁኔታ ያጣሉ ። ዚርኮኒየም እና ኦክስጅን እንደ መጥፎዎቹ ውህዶች ይቆጠራሉ።

ቁሳዊ ንብረቶች እናቅይጥ

Zirconium ራሱ የሚለየው ለተለያዩ አሲዶች ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ስላለው ነው። ይህ ጥሬ እቃ እንደ ናይትሪክ እና ሃይድሮክሎሪክ አሲድ ወይም አልካሊ ባሉ አካባቢዎች ውስጥ አይሟሟም. ይህ ባህሪ ቁልፍ ነው። በእሱ መሠረት, ብዙ የዚሪኮኒየም ውህዶች ይፈጠራሉ. ለምሳሌ፣ ባለብዙ ክፍል ማግኒዚየም ውህዶችን ከወሰዱ እና እንደ ዚርኮኒየም ያሉ ንጥረ ነገሮችን ለእነሱ ካከሉ ፣ ቁሱ ከዝገት የበለጠ የሚቋቋም ይሆናል። የታይታኒየም እና የዚሪኮኒየም ቅይጥ ከፈጠሩ የመጀመርያው ንጥረ ነገር አሲድ የመቋቋም አቅም ይጨምራል።

እንዲሁም ሁሉም የዚሪኮኒየም ውህዶች ከሌሎች ብረቶች ጋር ተለይተው የሚታወቁት በሰፊ የሙቀት መጠን ውስጥ ጥንካሬያቸውን የማያጡ በመሆናቸው ለሜካኒካዊ ድንጋጤ የመቋቋም ችሎታ በጣም ከፍተኛ ደረጃ ላይ እንደሚገኝ ልብ ሊባል ይገባል። ለምሳሌ የማግኒዚየም ቅይጥ ጥቂት በመቶ ዚንክ እና ጥቂት አስረኛ በመቶ ዚርኮኒየም ብቻ ነው። የሚወጣው ብረት ከማግኒዚየም በእጥፍ የሚጠጋ ጥንካሬ ይኖረዋል፣ እና ጥንካሬውን እስከ 200 ዲግሪ ሴልሺየስ ባለው የሙቀት መጠን ማቆየት ይችላል።

የባህሪዎች መግለጫ

Zirconium alloys በጣም በንቃት ጥቅም ላይ የሚውለው እንደ ነዳጅ ኤለመንት ሽፋን፣ የነዳጅ ቻናል ቱቦዎች እና የተለያዩ የነዳጅ ስብስቦች ክፍሎች ላይ ነው። ዚርኮኒየም እራሱ የኒውትሮን መሳብ መስቀለኛ ክፍል በጣም ዝቅተኛ በመሆኑ ተለይቶ ይታወቃል። በዚህ አመላካች መሰረት እንደ ማግኒዥየም እና ቤሪሊየም ካሉ ንጥረ ነገሮች ቀጥሎ ሁለተኛ ነው. በተጨማሪም የዚሪኮኒየም የማቅለጫ ነጥብ በጣም ከፍተኛ ነው።

Zirconium alloys በተለያዩ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት በውሃ ውስጥ ፣ በእንፋሎት-ውሃ ድብልቅ ፣ በሳቹሬትድ እና ከመጠን በላይ በሚሞቅ እንፋሎት እስከ 350-360 ዲግሪ ሴልሺየስ የሙቀት መጠን ያለው ከፍተኛ የዝገት የመቋቋም ችሎታ ያላቸው በመሆናቸው ተለይተው ይታወቃሉ። በተጨማሪም ይህ የሙቀት ወሰን በቅርብ ጊዜ ወደ ከፍተኛ እሴቶች ከፍ እንደሚል ይጠበቃል።

የቅይጥ መለኪያዎች

ከሜካኒካል መረጋጋት አንፃር የዚሪኮኒየም ውህዶች ባህሪያት በጣም ከፍተኛ ናቸው፣ ይህም ስለ ንጹህ ዚርኮኒየም ሊባል አይችልም። የቁሳቁሱ ከፍተኛ ጥንካሬ የተገኘው በመቀላቀል ነው. ለምሳሌ, እንደ ኒዮቢየም (ኤንቢ) እና 1% ዚሪኮኒየም (Zr) ያሉ ቅይጥ ንጥረ ነገሮች በ 20, 200, 300 እና 400 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ የሙቀት መጠን ያለው የምርት ጥንካሬ 200, 160, 120 ይሆናል. እና 90 MPa. ይህ ቅይጥ ለነዳጅ ዘንግ መከለያ በንቃት ጥቅም ላይ ይውላል። እና ለምሳሌ የዚሪኮኒየም ቅይጥ ቅንብርን ከኒዮቢየም ጋር ከቀየሩ ማለትም የዚሪኮኒየም ይዘትን ወደ 2.5% ይጨምሩ ከዚያም የምርት ጥንካሬ ወደ 280, 220, 200 እና 180 MPa, በተመሳሳይ የሙቀት መጠን ይጨምራል.

ነገር ግን እንደዚህ ያሉ ቁሳቁሶች ጉዳቶቻቸው አሏቸው። ጉዳቶቹ የሙቀት መጠኑ ከ 320-350 ዲግሪ ሴንቲግሬድ እና ከዚያ በላይ ሲደርስ ከዚሪኮኒየም ጋር ያለው ቅይጥ በጣም ዘግናኝ የመሆኑ እውነታን ያጠቃልላል። ሌላው ጉዳት Zr ሃይድሮጂንን በንቃት ይቀልጣል, ይህም ብዙውን ጊዜ በቆሸሸ ጊዜ ይከሰታል. በዚህ ምክንያት እንደ ዚሪኮኒየም ሃይድሬድ ያሉ ንጥረ ነገሮች ይፈጠራሉ, ይህም የጥሬ ዕቃውን ductility በእጅጉ ስለሚቀንስ ብረትን የበለጠ እንዲሰባበር ያደርጋል።

Zirconium በመድኃኒት

Zirconium alloys በመድኃኒት ውስጥ በንቃት ጥቅም ላይ ይውላል። ሳይንቲስቶች በሙከራ እንዳረጋገጡት ቀላል የዚሪኮኒየም አምባር ማድረግ አንዳንድ በሽታዎችን ለማከም ይረዳል፤ በተጨማሪም የሰውን አጠቃላይ ደህንነት ይጨምራል።

ዛሬ፣ መክተቻዎች (retainers) ብዙ ጊዜ በሕክምናው ዘርፍ እንደ traumatology እና maxillofacial surgery ይጠቀማሉ። አጥንቶች እንዳይንቀሳቀሱ አጥንቶችን በማስተካከል ለመገጣጠሚያዎች (Fixators) ጥቅም ላይ ይውላሉ. አንድ ሰው የዚሪኮኒየም ውህዶችን የመጠቀም ጥቅሞችን ሊለይ የሚችለው በእነዚህ ሁኔታዎች ውስጥ ነው-ከፍተኛ ባዮሎጂያዊ ተኳሃኝነት (የሰው አካል ለእንደዚህ ዓይነቱ ቅይጥ ወይም አለመቀበል ማለት ነው) ፣ የቅይጥ ከፍተኛ ጥንካሬ ባህሪዎች ፣ ይህ በጣም አስፈላጊ ነው። ለጠቋሚዎች. በተጨማሪም ለእንደዚህ ዓይነቱ ንጥረ ነገር አለመቀበል ወይም አለርጂ አለመኖሩ ሰውነቱ በድንገት ተከላውን ውድቅ ማድረግ ከጀመረ ማቆያውን ለማስወገድ የቀዶ ጥገናውን መድገም አስፈላጊ አለመሆኑን ልብ ሊባል ይገባል ።

ዚርኮኒየም በኑክሌር ኃይል ኢንዱስትሪ ውስጥ

እስከ መጨረሻው ክፍለ ዘመን 50ዎቹ ድረስ፣ዚርኮኒየም በዚህ አካባቢ ለመጠቀም ተስማሚ እንዳልሆነ ይታመን ነበር። ይሁን እንጂ በ 50 ዎቹ ውስጥ ነበር. ለመጀመሪያ ጊዜ እንደ ሃፍኒየም ካሉ ቆሻሻዎች ሙሉ በሙሉ የተጣራ ቁሳቁስ ተገኝቷል. ከተጣራ በኋላ ንፁህ ዚርኮኒየም በጣም ትንሽ የሆነ የሙቀት ኒውትሮን መሳብ መስቀለኛ ክፍል እንዳለው ታወቀ። ዋናው የሆነው እና በኒውክሌር ሃይል ኢንደስትሪ ውስጥ ዚርኮኒየም ውህዶችን ለመጠቀም ያስቻለው ይህ ጥራት ነው።

በሙቅ ውሃ ውስጥ የዝገት መቋቋም በጣም ዝቅተኛ ስለነበር በቀላሉ የተጣራ ዚርኮኒየም መጠቀም እንደማይቻል መታከል አለበት። ከዚያ በኋላ በዚሪኮኒየም ላይ የተመሰረቱ ውህዶችን ለመጠቀም ተወስኗል. በእንፋሎት በሚቀዘቅዙ ሬአክተሮች እና ተመሳሳይ ጎጂ አካባቢዎች ዋጋቸውን አረጋግጠዋል።

አጠቃላይ የአሎይ አፕሊኬሽኖች

Zirconium እንደ ቅይጥ ንጥረ ነገር በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል። ይህ የሆነበት ምክንያት ይህ ንጥረ ነገር የተጨመረባቸው ብረቶች የበለጠ ሙቀትን የመቋቋም, አሲድ-ተከላካይ, ወዘተ በመሆናቸው ነው. ይኸውም የብረታ ብረት እና የዚርኮኒየም ቅይጥ በባህሪያቸው ከመጀመሪያው ጥሬ እቃ በጣም ይበልጣል።

Ferrozirconium በብዛት ጥቅም ላይ ይውላል። የዚሪኮኒየም እና የብረት ቅይጥ ነው. የቅይጥ ንጥረ ነገር ይዘት Zr ከጠቅላላው የጅምላ መጠን 20% ይደርሳል. እንዲህ ያለው ንጥረ ነገር በብረታ ብረት ውስጥ እንደ ዲኦክሲዳይዘር እና ለብረት ማራገፊያ ጥቅም ላይ ይውላል. አሉሚኒየም-ዚርኮኒየም alloys, ለምሳሌ, ዝገት በጣም ተከላካይ ተደርገው ይወሰዳሉ እና ቫክዩም ቱቦዎች በካቶድ ፍርግርግ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ. በእንደዚህ አይነት ቅይጥ ውስጥ ያለው የZr ይዘት ከጠቅላላው የጅምላ መጠን ከ3% አይበልጥም።

በብረታ ብረት ውስጥ፣ ከፌሮዚርኮኒየም በተጨማሪ የZr እና የሲሊኮን ቅይጥ ብዙ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላል። ብረትን ለማፍሰስ ጥቅም ላይ ይውላል. የመዳብ እና የዚርኮኒየም ቅይጥ ለኤሌክትሪክ መሳሪያዎች ተቆጣጣሪ ንጥረ ነገሮችን ለማምረት በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል።

ዚርኮኒየም ማግኘት

ዚሪኮኒየም በጣም ያልተለመደ ንጥረ ነገር መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። በምድር ቅርፊት ውስጥ ያለው የዚህ ንጥረ ነገር ይዘት አይበልጥም0.025% በክብደት። ዚርኮኒየም በብረታ ብረት ስርጭት ሠንጠረዥ ውስጥ አሥራ ሁለተኛውን መስመር ይይዛል። ይህ ጥሬ እቃ በጣም የተበታተነ ነው, እና ስለዚህ ምንም አይነት ትልቅ ክምችት ማግኘት በጣም አስቸጋሪ ነው. በብዛት የሚገኘው በሊቶስፌር ውስጥ እንደ ኬሚካል ውህድ ነው፣ዚርኮኒየም ራሱ የሊቶፊል ንጥረ ነገር ስለሆነ።