Descriere: Zirconiu este un metal cu aspect cenusiu si lucios. In combinatii chimice, se gaseste in combinatii bi-, tri- sau tetravalnte, valenta cea mai des intalnita fiind de +4. zirconiu metalic are o mare capacitate de a retine gazele ( H2 , N2 , O2 ).
Zirconiu are o sectiune de absortie a neutronilor mica, o rezitenta la rupere, in stare aliata, apropiata de cea a otelurilor ( vezi tabelele de mai jos ) si rezistenta la coroziune foarte buna in multe medii inclusiv in apa. Aceste calitati au facut ca aliajele de zirconiu sa fie cele mai raspandite materiale structurale, in reactoarele nucleare cu neutroni termici, moderate si racite cu apa.
Zirconiul metalic prezinta o transformare alotropica la temperatura de 865 0C. Sub aceasta temperatura cristalizeaza in sistemul hexagonal compact ( α zirconiu ), iar peste aceasta temperatura, intr-o retea cubica cu volum centrat ( β zirconiu ). Elementele de aliere pot reduce sau extinde domeniile de existenta ale acestor transformari.
Procedee de fabricatie
Obtinerea zirconiului implica o etapa chimica si o etapa metalurgica.
Etapa chimica cuprinde operatii care pornesc de la minereul extras ( cel mai raspandit fiind un silicat de zirconiu denumit zircon ), si se incheie cu obtinerea zirconiului rafinat. Iata, pe scurt, una dintre variantele utilizate industrial:
- reducerea minerului, cu carbon, intr-un cuptor electric cu aer, si obtinerea carbonitrurii de zirconiu;
- clorurarea nitrurii;
- punerea in solutie a clorurii si separarea zirconiului de hafniu, prin extractie cu un solvent organic;
- precipitarea si calcinarea oxidului de zirconiu ( ZrO2)
- obtinerea tetracloruri de zirconiu prin clorurarea oxidului cu clor gazos la temperaturii de 8000C, in prezenta grafitului de inalta puritate;
- reducerea clorurii de zirconiu in stare de vapori, cu magneziu lichid la temperatura de 8000C, in urma careia rezulta buretele de zirconiu;
- purificarea buretelui de zirconiu de incluziunile de clorura de magneziu si magneziu metalic prin distilarea acestora in vid.
Buretele de zirconiu astfel obtinut trebuie sa se incadreze in pescriptiile calitative deosebit de severe pentru radiatii nucleare. Astfel, continutul de fier, carbon sau oxigen se limiteaza la cateva parti pe milion (ppm) iar al altor elemente ca B, Cd, Li se situeaza sub 1 ppm. Metode de analiza utilizate sunt foarte diverse, incluzand fluorescenta de radiatii X, spectroscopia optica de emisie etc.
Etapa metalurgica curpinde o serie de operatii incepand cu obtinerea lingoului de aliaj si incheindu-se cu realizarea produselor finite ( tevi, barne, sarme, benzi etc)
Lingoul se elaboreaza prin topirea in cuptoare cu arc , in vid, sau in cuptoae cu fascicul de electroni, in vid, a unei probe obtinute prin presarea buretelui de zirconiu, a deseurilor de zirconiu si a elementelor de aliere (sub forma pura sau de aliaje)
Deformarea plastica la cald a lingoului se face prin procedeele clasifice de forjare, laminare, extrudare, si urmareste atat obtinerea semifabricatelor de anumite forme cat si a unor structuri adecvate ale grauntilor. Sunt necesare precautii deosebite pentru evitarea impurificarii cu gaze sau cu alte elemnte in cursul prelucrarii.
|
