鋯的屬性簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

一、鋯的屬性簡(jiǎn)介 鋯（Zirconium）的元素符號(hào)Zr，位于化學(xué)元素周期表中IV-B族，它的原子序數(shù)是40，是一種銀白色的過(guò)渡金屬。鋯的表層易形成一層氧化膜，具有光澤，故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性，但是溶于氫氟酸和王水；高溫時(shí)，可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng)，生成固體溶液化合物。鋯的可塑性好，易于加工成板、絲等。鋯在加熱時(shí)能大量地吸收氧、氫、氮等氣體，可用作貯氫材料；鋯的耐蝕性比鈦好，接近鈮、鉭。 ? 鋯主要以礦物形式存在于自然界，鋯在地殼中含量居第20位，比普遍的金屬銅、鉛、鎳、鋅多，卻被稱為“稀有金屬”，是因?yàn)橹迫」に囕^為復(fù)雜，不易被經(jīng)濟(jì)地提取。另外，在已發(fā)現(xiàn)的40多種鋯鉿礦床中，具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的只有10種左右，用于工業(yè)生產(chǎn)的僅有鋯英石和斜鋯石兩種。 鋯產(chǎn)品種類豐富，形式多樣，最初始的礦產(chǎn)形式為鋯英砂，經(jīng)過(guò)燒堿、水洗等處理，可以生成硅酸鋯和氯氧化鋯等初級(jí)產(chǎn)品；繼續(xù)煅燒、氯化、還原還可制成二氧化鋯、工業(yè)級(jí)海綿鋯等產(chǎn)品；如果提純、分離技術(shù)水平達(dá)到一定水準(zhǔn)，可以制成核能級(jí)海綿鋯。海綿鋯，為銀灰色海綿狀金屬，密度6.49g/cm3、熔點(diǎn)1852±2.001℃、沸點(diǎn)4377℃。金屬元素鋯被譽(yù)為原子時(shí)代的第一金屬。鋯材料外觀似鋼，有光澤。鋯及其合金具有不錯(cuò)的尺寸穩(wěn)定性、高強(qiáng)韌、高吸氧、耐沖刷、抗輻照、耐腐蝕性等優(yōu)異的性能。 ? 二、鋯的應(yīng)用領(lǐng)域 隨著人們對(duì)鋯的認(rèn)知不斷加深，鋯的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，也許大多數(shù)人對(duì)鋯感到比較陌生，但是它已經(jīng)深入到我們生活的方方面面，比如周?chē)母鞣N建筑、生活中必不可少的陶瓷、刀具、裝飾品等都有鋯的身影。在核反應(yīng)堆、軍工、生物醫(yī)用、航空航天、航海、石油和化工等高端技術(shù)領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用前景。 ? ? 與傳統(tǒng)的鐵、銅、鎳等金屬元素相比，鋯具有較低的密度和較小的熱膨脹系數(shù)。此外，鋯還具有較低的熱中子吸收截面積（僅為0.18*10-28㎡）和良好的內(nèi)腐蝕性能，這使得鋯及其合金在核工業(yè)以及航空航天等特殊領(lǐng)域具有極廣泛的應(yīng)用前景。目前，鋯及其合金已經(jīng)較成熟地應(yīng)用于核反應(yīng)堆中的包殼材料。以其為材料生產(chǎn)的零部件包括燃料包殼管、控制棒導(dǎo)向管、壓力管、原件盒以及一些結(jié)構(gòu)材料等。我國(guó)的大型核電站普遍都用鋯材，如果用核動(dòng)力發(fā)電，每一百萬(wàn)千瓦的發(fā)電能力，一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。一艘三萬(wàn)馬力的；核潛艇用鋯和鋯合金作核燃料的包套和壓力管，鋯的使用量達(dá)20至30噸。 ? 從軍工上來(lái)看，鋼里只要加進(jìn)千分之一的鋯，硬度和強(qiáng)度就會(huì)驚人地提高。含鋯的裝甲鋼、大炮鍛件鋼、不銹鋼和耐熱鋼等是制造裝甲車(chē)、坦克、大炮和防彈板等武器的重要材料。 在電真空工業(yè)中，人們廣泛利用鋯粉涂在電真空元件和儀表的陽(yáng)極和其他受熱部件的表層上，吸收真空管中的殘余氣體，制成高度真空的電子管和其他電真空儀表，從而提高它們的質(zhì)量，延長(zhǎng)它們的運(yùn)行時(shí)間。 鋯粉的特色是著火點(diǎn)低和燃燒速度快，可以用做起爆雷管的起爆藥，這種高級(jí)雷管甚至在水下也可以爆炸。鋯粉再加上氧化劑。這好比火上加油，燃燒起來(lái)強(qiáng)光眩目，是制造曳光彈和照明彈的好材料。 ? 鋯具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，可以抵抗大多數(shù)有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、強(qiáng)堿和一些熔融鹽的腐蝕傷害，因此，腐蝕環(huán)境中的一些關(guān)鍵部件可使用鋯材來(lái)提升使用年限。目前，化工行業(yè)中已較多的使用鋯作為耐腐蝕材料，并且已成熟應(yīng)用于熱交換機(jī)、洗滌塔、反應(yīng)器、泵、閥門(mén)和腐蝕介質(zhì)管道等領(lǐng)域。例如，用鋯合金制備出的濃縮管和水解管已成功應(yīng)用在過(guò)氧化氫的生產(chǎn)線中，而鋯制減壓閥、攪拌器和流量計(jì)等器件也在化肥生產(chǎn)、污水處理和染料工業(yè)中得以應(yīng)用。 生物醫(yī)用材料是近年來(lái)新興的一種高新技術(shù)材料，而生物應(yīng)用合金必須與生物體液環(huán)境具有良好的相容性以及良好的耐腐蝕性。鋯因具有良好的生物相容性、與骨骼類似的彈性模量以及良好的耐腐蝕性而被科研人員重視。 ? 同時(shí)，在空間探測(cè)、深海探測(cè)以及高速鐵路等領(lǐng)域中，例如，火箭發(fā)射器的噴嘴；探月車(chē)的支架；航天裝備里的隔熱板；潛水艇發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、葉片、螺絲等，鋯及其合金均發(fā)揮著重要作用。在中國(guó)的鋯行業(yè)中，金屬鋯將是今后最具潛力、最具亮點(diǎn)、最具發(fā)展前景的領(lǐng)域。 ? （根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料整理）