Физические свойства циркония

Наименование	Значение
Атомный номер	40
Атомная масса	91,22
Плотность, кг/м^3	6520
Температура плавления, К	2125
Температура кипения, К	3875
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К) при температуре 1273…1773 К	4,73
Сечение захвата тепловых нейтронов, барн	0,18±0,02
Механические свойства высокочистого циркония при 293К: модуль упругости, МПа твердость, НВ предел прочности при растяжении, МПа	9,82·10^4 (6,4…6,7)·10^2 230…250

9.8.2. Области применения циркония

И ЕГО ОКСИДА

Цирконий, его сплавы и химические соединения применяют в различных областях техники. Основными являются: атомная энер­гетика, электроника, пиротехника и производство боеприпасов, машиностроение, производство сталей и сплавов с цветными метал­лами, производство огнеупоров (оксид), керамики, эмалей и стекла, литейное производство. В первых четырех областях применяется металлический цирконий или сплавы на его основе.

9.8.2.1. Атомная энергетика

В 1950 г. в связи с развитием атомной энергетики цирконий при­влек к себе внимание как конструкционный материал для энергети­ческих ядерных реакторов, поскольку у него малое сечение захвата тепловых нейтронов. Величина сечения захвата нейтронов измеря­ется в барнах. Чем больше эта величина, тем больше нейтронов по­глощает материал и тем сильнее препятствует развитию цепной реак­ции. Естественно, что для реакционной зоны реакторов выбираются материалы с минимальными сечениями захвата. У чистого металли­ческого циркония эта величина равна 0,18 барна. Многие более деше­вые металлы имеют сечение захвата того же порядка: у олова, напри­мер, оно равно 0,65 барна, у алюминия - 0,22 барна, а у магния - всего

06 барна. Но эти металлы легкоплавки и нежаропрочны.

Для использования циркония в атомной технике потребовалось решить сложную задачу очистки последнего от его химического ана­лога - гафния, сечение захвата нейтронов которого составляет 115 барн.

Из циркония и его сплавов изготавливают защитные оболочки для урановых тепловыделяющих элементов: каналы, в которых циркули­рует теплоотводящая жидкость, и другие детали конструкций ядерных реакторов. Единственным ограничением широкого применения цир­кония является его довольно высокая цена, что связано со сложностью отделения его от гафния. Проблема экономного разделения циркония и гафния еще не до конца решена практически.

И все-таки цирконий стал «атомным» металлом. Производство его увеличивается из года в год. За десятилетие, с 1949 по 1959 г., мировое производство циркония возросло в 100 раз. По американским данным, в 1975 г. оно составляло около 3 000 т, а в 1985 г. только атомной энергетикой потреблено 5 000 т циркония, 2 000 т использовано во­енными ведомствами и 1 000 т израсходовано в химическом маши­ностроении в целях придания различным металлам и сплавам повы­шенной коррозионной стойкости.

9.8.2.2. Пиротехника и производство боеприпасов

В этой области используют порошкообразный цирконий, име­ющий низкую температуру воспламенения и высокую скорость сго­рания. Порошки циркония применяют в качестве воспламенителей капсулей-детонаторов, а также в смесях для фотовспышек. В смесях с окислителями, такими как нитрат бария и бертолетова соль, по­рошки циркония образуют бездымный порох.