Почему цирконий классифицируется как переходный металл

При производстве высокой чистоты цирконий представляет собой мягкий, пластичный металл, сочетающий отличную коррозионную стойкость с удивительно низким сечением захвата тепловых нейтронов. Эти атрибуты делают его незаменимым для структурных компонентов ядерных реакторов, в частности для оболочек топлива, где радиационное повреждение должно быть минимизировано. С начала ядерной энергетики после 1945 года производство циркония резко выросло для удовлетворения этих требований.

Цирконий извлекают из цирконового песка, который также содержит оксид гафния. Для реакторных марок гафний необходимо снизить ниже 0,01% по массе, так как его нейтронное поглощение намного выше. Поскольку химия циркония и гафния схожа, разделение затруднено и требует передовых химических или электролитических методов.

Основные производственные пути включают дуговую плавку и порошковую металлургию. Полученные слитки или прессованные заготовки можно горяче ковать и прокатовать без защитных атмосфер. Типичные температуры ковки — около 1550 °F для чистого циркония и 1800 °F для циркалоев. Финальная вакуумная отжиг улучшает поверхностные свойства и устраняет внутренние напряжения.

Горячая экструзия циркония происходит при ~1800 °F, часто в солевой бане для защиты поверхности при нагреве. Холодная деформация и сварка также возможны в контролируемых атмосферах для сохранения целостности материала.

Специализированные сплавы — известные как циркалои — повышают прочность и коррозионную стойкость в широком температурном диапазоне. Циркалой-2 содержит примерно 1,5% олова, а Циркалой-3 — около 0,5% олова с следами железа, хрома, никеля и других элементов. Эти составы разработаны для сохранения низкого нейтронного поглощения при выдержке агрессивных сред ядерных реакторов.

Помимо ядерной отрасли, металл циркония служит в высококоррозионных средах химической промышленности, в корпусах фотовспышек и в хирургических инструментах, требующих сочетания биосовместимости и долговечности.

Заключение

Спасибо за изучение уникальных свойств, классифицирующих цирконий как переходный металл. Для дальнейших сведений о цирконии и других рефрактерных металлах посетите Advanced Refractory Metals (ARM).

Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния. ARM — глобальный лидер в производстве и поставке высококачественных рефрактерных металлов — вольфрам, молибден, тантал, рений, титан и цирконий — по конкурентоспособным ценам.