2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01
Raro, mas ao mesmo tempo muito importante em muitas indústrias, o metal - zircônio - foi isolado pela primeira vez apenas em 1824. No entanto, ainda continha uma certa porcentagem de outros elementos. Somente no século XX foi possível obter o zircônio puro, livre de diversas impurezas. As ligas à base dele são utilizadas com sucesso para a fabricação de refratários, abrasivos, tintas cerâmicas, lixas, têxteis, desodorantes e pedras artificiais. Claro, não se deve esquecer a alta importância desse metal na medicina. Saiba mais sobre ele.
Desenvolvimento da metalurgia
Zircônio é o principal componente de ligas para engenharia de energia nuclear. Mas para isso é necessário que seja o mais puro possível de várias impurezas. O fato é que nos minérios de zircônio não existe apenas um elemento de terra rara como o háfnio, mas também nitrogênio, carbono e oxigênio. E essas impurezas não metálicas são bastante perigosas e podem ser incluídas na composição de materiais estruturais para reatores nucleares em uma quantidade não superior a milionésimos de por cento. Portanto, a obtenção de zircônio puro e ligas emsua base é um processo bastante longo e trabalhoso. Primeiro, o concentrado é aberto, depois é enriquecido, impurezas indesejadas e háfnio são separadas.
O zircônio puro parece um metal típico. Na aparência, é muito semelhante ao aço, mas ao mesmo tempo mais durável e dúctil. Obviamente, em ligas baseadas nele, suas características podem variar significativamente dependendo da quantidade de outros elementos. Por exemplo, o oxigênio (maior que 0,6%) tornará o zircônio mais quebradiço. Mas há também uma desvantagem: o dióxido deste metal (ZrO2) tem um ponto de fusão de 2680 °C.
Material de construção principal
Como mencionado anteriormente, a maior área de utilização do zircônio e suas ligas é a indústria nuclear. Sua principal vantagem é que eles têm uma pequena seção transversal de captura de nêutrons térmicos (apenas 0,18 barn), boas propriedades de corrosão e um alto ponto de fusão. Assim, o TVEL é o principal elemento combustível construtivo da zona ativa de um reator nuclear, na qual o combustível nuclear é colocado. É nele que ocorre a fissão de núcleos pesados, o que significa que o elemento combustível deve ser feito do metal mais durável e refratário, e não deve alterar o caráter de absorção de nêutrons no reator.
Então, ligas de zircônio são usadas para fazer sua casca. Os requisitos para eles são bastante rigorosos. Portanto, os elementos de liga não devem piorar suas características. Em particular, isso diz respeito à pequena seção transversal para a captura de nêutrons térmicos. O zircônio é ligado parasuprimir os efeitos nocivos do nitrogênio e melhorar suas propriedades de corrosão. Muitos elementos do sistema periódico de Mendeleev não são adequados, pois reduzem certas características.
A liga mais famosa usada para fazer varetas de combustível é a zircaloy. Seu principal elemento de liga é o estanho, e os elementos auxiliares são ferro, cromo e níquel. Na Rússia, o nióbio é mais frequentemente usado para a liga de zircônio. Ele também tem uma baixa seção transversal de captura de nêutrons térmicos, reduz a absorção de hidrogênio e forma apenas soluções sólidas. E isso, por sua vez, confere às ligas alta ductilidade.
liga de zircônio
A alta resistência à corrosão deste metal explica porque é tão frequentemente usado como elemento de liga em metalurgia ferrosa e não ferrosa. Além disso, é insolúvel em ácidos clorídrico e nítrico e álcalis. Assim, ligas multicomponentes de zircônio com magnésio são muito populares. Além disso, a liga com este metal aumenta a resistência ácida do titânio. Ligas de zircônio com cobre possuem alta resistência e condutividade elétrica. Muitas vezes também é usado como aditivo na produção de vários tipos de aço. Isso permite que você remova enxofre, nitrogênio e oxigênio deles.
Indústria médica
Considerando o zircônio e suas ligas, não se pode deixar de mencionar mais uma área de seu uso. Na indústria médica, eles ocupam longe do último lugar. Mais recentemente, aço eligas de titânio. No entanto, em alguns casos, o corpo rejeitou esses metais, contra os quais apareceu uma reação alérgica. A medicina moderna utiliza ligas de zircônio e titânio para a fabricação de grampos, placas, implantes, dentaduras e seus mecanismos de fixação.
Como este metal e seus compostos não são irritantes para os ossos e tecidos moles circundantes, ele tem sido usado com sucesso na fabricação de joias. Por exemplo, brincos de zircônio não causam reação alérgica e curam uma ferida no lóbulo da orelha não pior do que ouro.
Consumo de energia
A liga de alumínio e zircônio tem muitas características positivas e, portanto, é usada com sucesso na indústria de energia. O fato é que os fios de aço e cobre pesam bastante e, muitas vezes, os suportes antigos não podem suportar essa carga. Em 1960, no Japão, um grupo de cientistas produziu uma série de ligas de alumínio e zircônio. Eles determinaram que esse material pode ser usado por um longo tempo em altas temperaturas (150-230 ° C) e, ao mesmo tempo, será bastante leve. Isso permite que ele seja usado para a fabricação de fios de alta temperatura. Isso aumenta a confiabilidade e eficiência das redes elétricas.
Outras aplicações para compostos e ligas de zircônio
Em muitos antitranspirantes, você pode encontrar um componente como Alumínio Zircônio Tetraclorohidrex. É um composto químico que absorve o suor e seu odor. Os cientistas descobriram que não éabsorvido pela pele e, portanto, não pode causar danos graves à saúde. Apesar disso, o alumínio-zircônio-tetraclorohidrexglicina é proibido na UE e nos EUA.
O óxido de zircônio é usado para fazer eletrocorindo. É obtido por fundição em fornos elétricos basculantes. O eletrocorindo de zircônio é bastante forte e permite o processamento de materiais com uma grande força de fixação. Na maioria das vezes é usado para desbaste áspero e áspero.
Em geral, deve-se notar que o zircônio e suas ligas possuem alto ponto de fusão, resistência química e baixo coeficiente de expansão térmica. É por esse motivo que é usado ativamente em uma ampla variedade de campos.
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