Каталог
  

Цирконий металл свойства


Характеристика всех свойств металла циркония с фото

Цирконий – довольно распространенный элемент в земной коре, но он рассеян и не найдены до сих пор его крупные залежи. В чистом виде выделить его получилось лишь в 1925 году после почти 100 лет экспериментов. Металл представляет собой вещество серебристо-белого цвета с характерным неярким блеском (см. фото), что ранее позволяло ему считаться родственником топазов и рубинов. Минерал, из которого он добывался на Цейлоне, носил название гиацинт.

Сегодня его относят к самоцветам, а в средневековые времена его называли младшим братом алмаза, хотя в нем отсутствует присущая алмазам твердость.

Сплавы циркония применяют во многих сферах промышленности: ядерная энергетика, ракето- и самолетостроение, приборостроение, литейное дело, военное производство.

Благодаря высокой стойкости к воздействию различных сред, нашел применение в создании хирургических инструментов, медицинском протезировании. В этой сфере он перегнал даже титан, т.к. его устойчивость считают вечной.

Действие циркония - какова его польза?

Цирконий не оказывает прямого биологического воздействия на организм, но для жизнедеятельности человека все-таки очень важен и весьма полезен. Он нашел применение в медицине благодаря своим физическим и химическим свойствам:

  • стимулирует скорое заживление ран, препятствуя проникновению инфекций и образованию гноя, т.е оказывает противомикробное действие;
  • используется в качестве материала для инструментов, поскольку он абсолютно нейтрален к действию щелочей, кислот.ю воды, аммиака;
  • облегчает симптомы аллергии, сам при этом аллергеном не является;
  • оказывает антисептическое действие;
  • не проводит радиационное излучение.

Пластичность металла позволяет сохранить структуру костей даже при сложнейших переломах, причем срастаются они быстрее. Из циркония даже начали изготавливать нити для швов.

Есть информация, что бижутерия с этим металлом способна оказывать лечебное воздействие на кожные заболевания, гипертонические болезни, артрозы и артриты, но официальных подтверждений от медицины пока не поступало.

Очень активное применение было найдено в стоматологии и ортопедическом протезировании. Большинство сплавов металлов вызывают аллергии и побочные эффекты в ротовой полости. Он абсолютно устойчив к любым видам коррозии и нейтрален к разным средам. При этом сам не оказывает раздражающего действия на ткани организма.

Суточная норма

Суточная норма макроэлемента не определена, по той причине, что наш организм сможет спокойно обходиться без него. Ежедневно с пищей нам поступает около 0,05 мг металла, но достаточно пассивен, чтобы вступать в любые химические реакции. Самостоятельно он не синтезируется, но способен накапливаться в органах.

Недостаток макроэлемента не приведет к сложным последствиям, т.к. не обнаружен в составе клеток. Хотя исследования до сих пор ведутся и цирконий может открыть нам немало своих качеств.

Избыток циркония в организме

Медики до сих пор не имеют данных о летальной дозе элемента для организма человека. Но передозировка имеет место и вызывает негативные последствия. Часто избыток вызывается внешними признаками: при работе на соответствующих производствах, пользовании косметическими средствами и средствами индивидуальной гигиены либо при проживании в местностях с близкими источниками, загрязняющими окружающую среду.

Проявлениями передозировки могут быть раздражения кожных покровов, пневмония и фиброз легких.  Металл способен накапливаться в органах, оседая на мягких тканях. Для лечения применяют комплексный подход для выведения токсинов из клеток.

Получить столь большую дозу из продуктов нереально.

Каковы источники?

Цирконий содержится в продуктах в столь минимальных количествах, что вызвать какие-либо негативные последствия будет невозможно. Вот список той пищи, с которой наш организм может получить элемент:

 

  • рис, овсянка, пшеница;
  • мясо барана;
  • фисташки, мускатный орех;
  • семейство бобовых;
  • растительные масла;
  • красный жгучий перец.

Показания к назначению

Показания к назначению макроэлемента циркония не зафиксированы, зато в качестве материала для имплантатов, медицинских инструментов он незаменим.

xcook.info

Цирконий (металл): лечебные свойства и применение

Цирконий – это серо-стальной металл, имеющий желтоватый оттенок. Его получают переплавкой циркониевых отходов, а также рудного концентрата.

Цирконий: цены, ГОСТ, описание

Обозначение – ГОСТ 21907-76. Это пластичный и ковкий (практически как золото) коррозионностойкий, парамагнитный, жаростойкий металл. Цирконий устойчив к действию морской и хлорированной воды, аммиака, щелочей, кислот, свои качества не теряет в условиях низких и высоких температур. В основном применяется в сплаве с другими металлами. Это не только придает ему уникальные свойства, но и повышает технологичность. Стоимость – от 5500 рублей за килограмм в зависимости от марки и фирмы-изготовителя.

На сегодняшний момент цирконий относится к самоцветам. В Средневековье его называли братом алмаза, но присущая алмазам твердость в нем отсутствует.

Геология

Цирконий – металл, который в рудных месторождениях буквально рассыпан в различных уголках планеты. Он встречается в форме солей, аморфных окислов и монокристаллов, как в США (в Северной Каролине). В месторождениях Нигерии периодически находят кристаллы весом в килограмм. Самые богатые залежи находятся на территории Австралии, ЮАР, Индии и Северной Америки.

Цирконий (металл) часто встречается в руде вместе с гафнием, который больше всего близок к нему по свойствам. В России его природные запасы оцениваются в 10% от общемировых. Этот металл в 1799 году был впервые выделен в форме двуокиси Клапротом (немецким химиком) из минерала циркона. Выплавляется он из обогащенного рудного концентрата, в котором содержание диоксида циркония составляет 60-65%.

Цирконий (металл): применение

Сплавы рассматриваемого вещества используют в различных сферах промышленности: самолето- и ракетостроении, ядерной энергетике, литейном деле, приборостроении, военном производстве.

За счет повышенной стойкости к воздействию разных сред он отыскал применение в медицинском протезировании, создании хирургических инструментов. В данной сфере цирконий смог обогнать титан, поскольку его устойчивость является вечной.

Ювелирное дело

Цирконий (металл) в ювелирных изделиях используется издавна. Анодированный материал способен приобретать любой оттенок, тем самым предоставляя широкие возможности для воплощения смелых художественных замыслов. Если хотите чего-либо необычного и оригинального, вам нужно обратить внимание на различные украшения из циркония. Такие изделия элегантны и интересны своей завершённостью. Из-за этого на мировом рынке они оцениваются очень высоко.

Лечебные свойства

Нужно отметить, что его прямого биологического воздействия на человеческий организм не обнаружено, хотя в определенных сферах очень важен цирконий. Металл, лечебные свойства которого описаны в этой статье, начал применяться в медицине из-за особых химических и физических свойств:

  • применяется для изготовления инструментов, так как совершенно нейтрален к воздействию кислот, щелочей, аммиака, воды;
  • стимулирует скорое заживление ран, при этом препятствуя образованию гноя и проникновению инфекций, поскольку оказывает противомикробное действие;
  • считается прекрасным антисептиком;
  • облегчает аллергические реакции, при этом сам не является аллергеном;
  • радиационное излучение не пропускает.

Пластичность данного металла дает возможность сохранить структуру костей при сложнейших переломах, они при этом быстрее срастаются. Для изготовления нитей для швов также начали использовать цирконий (металл).

Изделия с ним могут оказывать целебное воздействие при гипертонических болезнях, кожных недугах, артритах и артрозах, хотя от официальной медицины подтверждений этого еще не поступало.

Цирконий активно используется в ортопедическом протезировании и стоматологии. Большинство сплавов металлов вызывает побочные эффекты и аллергии в ротовой полости. Цирконий абсолютно устойчив к коррозии, а также нейтрален к различным средам. Сам он при этом на ткани организма не оказывает раздражающего действия.

Суточная норма

Необходимо отметить, что ежедневная норма данного макроэлемента точно не определена, поскольку наш организм может обходиться и без него. Каждый день с едой нам поступает по 0,05 мг данного металла, но он пассивен для того, чтобы вступать в химические реакции. Вещество самостоятельно не синтезируется, хотя может накапливаться в органах.

Избыток циркония в организме

Медики до сих пор не имеют данных о летальной дозе данного элемента для человеческого организма, хотя его передозировка может вызвать негативные последствия. Избыток вызывается при работе на соответствующих производствах, использовании средств индивидуальной гигиены или при проживании около источников, которые загрязняют окружающую среду.

Нужно отметить, что проявлениями передозировки являются следующие симптомы: фиброз легких, пневмония и раздражение покровов кожи. Цирконий – металл, который может накапливаться в органах, при этом оседая на тканях. Из продуктов получить такую большую дозу нереально.

Недостаток в организме

Недостаток такого макроэлемента, как цирконий (металл), свойства которого подробно описаны в этой статье, не приведет к каким-то нежелательным последствиям, поскольку его нет в составе клеток. При этом исследования ведутся до сих пор, и металл еще может открыть для нас множество своих качеств.

Источники

Цирконий – металл, который содержится в продуктах питания в минимальных количествах, поэтому вызвать какие-то негативные последствия не может. Ниже приведен список продуктов, с которыми мы можем получить этот элемент:

  • баранина;
  • овсянка, рис, пшеница;
  • мускатный орех, фисташки;
  • растительные масла;
  • бобовые;
  • жгучий красный перец.

Когда необходимо использовать?

Показания к использованию для лечения циркония еще не установлены, хотя в качестве отличного материала для медицинских инструментов и имплантатов он незаменим.

Указанный металл используют в химическом машиностроении в качестве стойкого к коррозии материала. Его присадки раскисляют сталь, а также удаляют из неё серу и азот. Порошкообразный цирконий используется в производстве боеприпасов и в пиротехнике. Сульфат циркония представляет собой дубитель, который активно применяется в кожевенной промышленности.

autogear.ru

Цирконий

Цирконий (лат. Zirconium), Zr, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 40, атомная масса 91,22; серебристо-белый металл с характерным блеском. Известно пять природных изотопов циркония: 90Zr (51,46%),91Zr (11,23%),92Zr (17,11%), 94Zr (17,4%), 96Zr (2,8%). Из искусственных радиоактивных изотопов важнейший 95Zr (Т½ = 65 сут); используется в качестве изотопного индикатора.

В 1789 г. член Берлинской академии наук Мартин Генрих Клапрот опубликовал результаты анализа драгоценного камня, привезенного с берегов Цейлона. В ходе этого анализа было выделено вещество, которое Клапрот назвал цирконовой землей. Происхождение этого названия объясняют по-разному. Одни находят его истоки в арабском слове «заркун», что значит минерал, другие считают, что слово «цирконий» произошло от двух персидских слов «цар» – золото и «гун» – цвет (из-за золотистой окраски драгоценной разновидности циркона – гиацинта). Через 35 лет после опытов Клапрота известнейшему шведскому химику Йенсу Якобу Берцелиусу удалось получить металлический цирконий

Цирконий - металл высоких температур. Двуокись циркония - одно из самых тугоплавких веществ природы. Она плавится при температуре 2680°С, в сплавленном состоянии необычайно устойчива к самым разнообразным химическим воздействиям. Поэтому двуокись циркония применяется для изготовления огнеупорных изделий, тиглей для плавки кварца, кирпичей для обкладки стенок металлургических печей, жароустойчивых эмалей, тугоплавкого стекла. Замечательной особенностью двуокиси циркония является весьма незначительное изменение ее объема от температуры. Поэтому стенки плавильных печей, сделанные из двуокиси циркония, не растрескиваются при нагревании и охлаждении, что намного увеличивает срок службы.

Цирконий, введенный в небольших количествах в сталь (0,1 %), значительно повышает ее твердость и вязкость, что очень важно для сопротивления кратковременным, но сильным ударам. Поэтому циркониевая сталь находит применение в броневых плитах и щитах. Добавка циркония к меди резко увеличивает ее прочность, почти не снижая электропроводности. Сплавы циркония с алюминием и магнием обладают высокой прочностью и устойчивостью при температурах 150-200°С. Смесь порошка металлического циркония с горючими соединениями применяется при изготовлении осветительных ракет, дающих большое количество света.

Нагретый цирконий жадно поглощает газы из окружающей среды. На этом основано его применение при спекании порошков металлов, а также в электровакуумной технике. При комнатной температуре цирконий с газами не взаимодействует, но при 300°С активно поглощает водород, а выше 400°С взаимодействует с кислородом и азотом.

www.allmetals.ru

Циркониевые сплавы: состав, свойства, применение

Использование циркониевого сплава в настоящее время довольно широко распространено в медицине и атомной энергетике. В других отраслях этот материал также используется, но с меньшей долей. Стоит отметить, что популярность приобрели именно различные сплавы из этого сырья. Сам по себе цирконий не стал популярным материалом, так как его качества намного хуже, чем непосредственно у сплава из этого же металла.

Общие сведения

Цирконий (Zr) - это элемент таблицы Менделеева, атомный номер которого равен 40, а его атомный вес составляет 91,22. При нормальном состоянии и в нормальных условиях, данный материал представляет собой блестящий металл с серебристо-белым оттенком. Плотность такого сырья достигает 6,45 г/см3. Данный металл в чистом виде, не содержащий никаких примесей, отличается тем, что у него очень высокая пластичность, и он очень легко поддается обработке как холодной, так и горячей. Тут стоит отметить, что это сырье, как и титан, к примеру, резко потеряет свои механические свойства, если его соединить с примесями неметаллических веществ. Худшим соединением считается цирконий и кислород.

Свойства материала и сплава

Сам по себе цирконий выделяется тем, что у него довольно высокая устойчивость к различным кислотам. Данное сырье не растворяется в такой среде, как азотная и соляная кислота или щелочи. Эта характеристика является ключевой. На ее основе создается множество циркониевых сплавов. К примеру, если взять многокомпонентные сплавы магния и добавить к ним такой элемент, как цирконий, то материал станет намного устойчивее к воздействию коррозии. Если создать сплав титана и циркония, то повысится устойчивость к кислотам у первого элемента.

Также стоит отметить, что все циркониевые сплавы с другими металлами характеризуются тем, что они не теряют своей вязкости в широком интервале температуры, сопротивление ударным механическим нагрузкам сохраняется на очень высоком уровне. Можно привести пример сплава магния с несколькими процентами цинка и всего с несколькими десятыми процента циркония. Полученный в итоге металл будет практически вдвое прочнее, чем простой магний, а также он сможет сохранять свою прочность при температуре до 200 градусов по Цельсию.

Циркониевые сплавы наиболее активно используются в таких областях, как оболочки ТВЭлов, труб топливных каналов, различных деталей ТВС. Сам по себе цирконий характеризуется еще и тем, что сечение поглощения нейтронов довольно низкое. По этому показателю он уступает лишь таким веществам, как магний и бериллий. Кроме этого, температура плавления циркония очень высока.

Циркониевые сплавы, использующиеся в разных отраслях, характеризуются тем, что у них очень высокая коррозионная стойкость в воде, в пароводяной смеси, в насыщенном и перегретом паре до температуры примерно в 350-360 градусов по Цельсию. Также стоит отметить, что в ближайшем будущем ожидается, что этот температурный предел будет повышен до более высоких значений.

Параметры сплава

Свойства циркониевых сплавов в плане механической устойчивости довольно высоки, чего нельзя сказать о чистом цирконии. Именно легированием достигается высокая прочность материала. К примеру, такой сплав, как ниобий (Nb) и 1% циркония (Zr) будет характеризоваться тем, что предел текучести материала при температурах 20, 200, 300 и 400 градусов по Цельсию, будет равен 200, 160, 120 и 90 МПа. Такой сплав активно используется для оболочек твэлов. А, к примеру, если изменить состав циркониевого сплава с ниобием, то есть повысить содержание циркония до 2,5%, то предел текучести вырастет до 280, 220, 200 и 180 МПа, при тех же температурах.

Однако у таких материалов есть и свои недостатки. К минусам стоит отнести то, что сплав с цирконием получается слишком ползучим при достижении температуры в 320-350 градусов по Цельсию и выше. Еще одним недостатком стало то, что Zr активно растворяет водород, который часто возникает в процессе коррозии. Из-за этого будут образовываться такие вещества, как гидриды циркония, сильно снижающие пластичность сырья, что делает металл более хрупким.

Цирконий в медицине

Циркониевые сплавы в медицине используются довольно активно. Ученые путем экспериментов выяснили, что даже ношение простых циркониевых браслетов может помочь в лечении некоторых болезней, а также это может повысить общий уровень самочувствия человека.

На сегодняшний день довольно часто используются импланты (фиксаторы) в таких областях медицины, как травматология и челюстно-лицевая хирургия. Фиксаторы применяют при переломах, фиксируя кости так, чтобы они не двигались. Именно в этих случаях можно выделить такие преимущества использования циркониевых сплавов, как: высокая биологическая совместимость (имеется в виду отсутствие аллергических реакций организма человека на такой сплав или отторжение), высокие прочностные характеристики сплава, что очень важно для фиксаторов. Также стоит отметить, что отсутствие отторжения или аллергии на такое вещество привело к тому, что отпала необходимость в повторном проведении хирургической операции по извлечению фиксатора, если вдруг организм начинал отторгать имплант.

Цирконий в атомной энергетике

До 50-х годов прошлого столетия считалось, что цирконий не пригоден для использования в этой сфере. Однако именно в 50-х гг. был впервые получен материал, который полностью очищен от такой примеси, как гафний. После очистки оказалось, что чистый цирконий обладает очень малым поперечным сечением поглощения тепловых нейтронов. Именно это качество стало основным и дало возможность использовать циркониевые сплавы в атомной энергетике.

Стоит добавить, что использовать просто очищенный цирконий не получалось из-за того, что стойкость к коррозии была слишком низкой в горячей воде. После этого было принято решение об использовании именно сплавов на основе циркония. Они отлично зарекомендовали себя при применении в реакторах с пароводяным теплоносителем, а также в других подобных агрессивных средах.

Общее применение сплавов

Очень широко используется цирконий в качестве легирующего элемента. Это обусловлено тем, что металлы, к которым добавляют это вещество, становятся более жаропрочными, кислотоупорными и т.д. То есть сплав металла и циркония сильно превышает по своим характеристикам начальное сырье.

Довольно широко используется ферроцирконий. Это сплав циркония с железом. Содержание легирующего элемента Zr достигает 20% от общей массы. Используется такое вещество в металлургии в качестве раскислителя и дегазатора для стали. Алюминиево-циркониевые сплавы, к примеру, считаются наиболее устойчивыми к коррозии и применяются в катодных сетках для электровакуумных ламп. Содержание Zr в таком сплаве не более 3% от общей массы.

В черной металлургии, кроме ферроциркония, часто используется сплав Zr и кремния. Применяют его для дегазации стали. Широко используется сплав меди и циркония для изготовления токопроводящих элементов для электротехнической аппаратуры.

Нахождение циркония

Стоит отметить, что цирконий - это довольно слабо распространенный элемент. Содержание этого вещества в земной коре не превышает 0,025% по массе. В таблице распространенности металлов цирконий занимает двенадцатую строчку. Это сырье довольно сильно распылено, а потому найти его хоть сколько-нибудь крупные залежи очень трудно. Чаще всего он встречается в качестве химического соединения, расположенного в литосфере, так как сам по себе цирконий - это литофильный элемент.

fb.ru


Смотрите также