Zirconiums massefylde, egenskaber og anvendelse

Zirconium er et grundstof i det periodiske systems gruppe 4 og femte periode. I ren form er zirconium et skinnende gråt metal med et sølvagtigt skær. Det er kendetegnet ved fremragende korrosionsbestandighed og høj duktilitet.

Materialet findes i to varianter: zirconium med et hexagonalt tætpakket gitter, alfa-zirconium, og zirconium med et rumcentreret kubisk gitter. Metallet skifter fra den ene struktur til den anden ved 863 °C.

Tabel over zirconiums massefylde

Materialets vægt afhænger af zirconiums massefylde. Da materialet er komplekst, kan værdien ikke bestemmes præcist ude i felten. Målingen udføres i specialiserede kemiske laboratorier. Den kendte gennemsnitlige massefylde er 6,506 g/cm³.

Tabellen nedenfor viser zirconiums vægt og massefylde i forskellige måleenheder og gør beregningerne lettere.

Zirconiums egenskaber

Zirconium har en massefylde på 6,506 g/cm³, god varmekapacitet ved temperaturer fra 25 til 100 °C og høj elektrisk modstand. Smeltepunktet er 1.855 °C, og kogepunktet er 4.409 °C.

I ren form er materialet duktilt og kan let bearbejdes ved valsning, prægning og smedning samt andre varme og kolde processer. Ved et iltindhold over 0,2 procent kan det ikke koldtrykbearbejdes. En sprød struktur kan opstå på grund af nitrogen, kulstof, ilt og brint i sammensætningen.

Kompakt zirconium oxiderer langsomt ved temperaturer mellem 200 og 400 °C og dækkes af en film af zirconiumdioxid. Over 800 °C reagerer det kraftigt med luftens ilt.

Kompakt zirconium er bestandigt i vand, vanddamp og mange sure miljøer på grund af den beskyttende zirconiumdioxidfilm. Bestandigheden afhænger dog af koncentration, temperatur og urenheder. Fluoridholdige miljøer og flussyre er særligt farlige, fordi de ødelægger beskyttelsesfilmen. Ved kemisk krævende driftsforhold skal data for den konkrete legering og det konkrete miljø anvendes.

Zirconium er et paramagnetisk metal.

Anvendelse af zirconium

Zirconium og dets legeringer anvendes bredt. De vigtigste områder er:

• Kernekraft, hvor materialet bruges til brændselselementer, samlinger og andre konstruktioner i reaktorer.
• Metallurgi, hvor zirconium anvendes i masterlegeringer som en effektiv kvælstof- og iltfjerner. Det indgår desuden i legeringer med høj varmebestandighed og styrke uden et stort tab af elektrisk ledningsevne.
• Zirconiumpulver og fine spåner anvendes i pyrotekniske blandinger, signalmidler og særlige kemiske lyskilder. Kompakt metal og fint pulver opfører sig forskelligt: pulveret kan let antændes og kræver derfor strenge sikkerhedsforanstaltninger.
• Særlige legeringer og forbindelser til elektroteknik, vakuumudstyr og videnskabeligt udstyr, hvor korrosionsbestandighed, materialerenhed og stabile egenskaber er vigtige.
• Medicin, hvor metallet bruges til forskellige proteser og kirurgiske instrumenter på grund af sin gode bestandighed over for biologiske miljøer, som endda kan være bedre end titans.