A cirkónium fajsúlya, tulajdonságai, felhasználása és értéktáblázata
A cirkónium a periódusos rendszer ötödik periódusának negyedik csoportjába tartozó elem. Elemi állapotban fényes szürke, ezüstös árnyalatú fém. Kiváló korrózióállóság és nagy képlékenység jellemzi.
Két változatban létezik: hexagonális, szorosan illeszkedő rácsú cirkóniumként (alfa-cirkónium) és tércentrált köbös rácsú cirkóniumként. 863 °C-on alakul át az egyik típusból a másikba.
A cirkónium fajsúlytáblázata
Az anyag tömege a cirkónium fajsúlyától függ. Mivel összetett anyag, fajsúlya terepi körülmények között nem határozható meg. A vizsgálatot speciális kémiai laboratóriumokban végzik. Átlagos fajsúlya azonban ismert: 6,506 g/cm³.
A cirkónium tömegének és fajsúlyának egyszerűbb kiszámításához az alábbi táblázat ezeket az értékeket és a különböző mértékegységekhez tartozó további számításokat mutatja.
| Anyag | Fajsúly (g/cm³) | 1 m³ tömege (kg) |
| Cirkónium | 6,506 | 6506 |
A cirkónium tulajdonságai
A cirkónium jó, 6,506 g/cm³-es sűrűséggel, 25–100 °C között jó hőkapacitással és kiváló elektromos ellenállással rendelkezik. Olvadáspontja 1855 °C, forráspontja 4409 °C.
Tiszta állapotban képlékeny, és könnyen megmunkálható hengerléssel, sajtolással, kovácsolással, valamint más meleg- és hidegalakítási módszerekkel. 0,2 százaléknál nagyobb oxigéntartalom esetén hidegen, nyomással nem alakítható. A rideg szerkezetet nitrogén, szén, oxigén és hidrogén jelenléte okozhatja.
A tömör cirkónium 200–400 °C között lassan oxidálódik, miközben cirkónium-dioxid-réteg képződik rajta. 800 °C felett erősen reagál a levegő oxigénjével.
A védő cirkónium-dioxid-réteg miatt a tömör cirkónium ellenáll a víznek, vízgőznek és sok savas közegnek. Ellenállása ugyanakkor a koncentrációtól, a hőmérséklettől és a szennyeződésektől függ: különösen veszélyesek a fluoridokat és hidrogén-fluoridot tartalmazó közegek, amelyek tönkreteszik a védőréteget. Vegyileg fontos körülményeknél az adott ötvözet és közeg adatait kell használni.
A cirkónium a paramágneses fémek közé tartozik.
A cirkónium felhasználása
A cirkóniumot és ötvözeteit számos területen használják. A fő alkalmazások:
- Atomenergetikában fűtőelem-kazetták, fűtőelemek és más reaktorszerkezetek gyártása.
- Kohászatban előötvözetként, mivel kiváló nitrogén- és oxigéneltávolító. Cirkóniummal nagy hőállóságú és szilárdságú ötvözetek is készíthetők, az elektromos vezetőképesség csekély csökkenése mellett.
- Cirkóniumpor és finom forgács használata pirotechnikai készítményekben, jelzőeszközökben és különleges kémiai fényforrásokban. A tömör fém és a finom por eltérően viselkedik: a por könnyen meggyulladhat, ezért szigorú biztonsági intézkedéseket igényel.
- Különleges ötvözetekben és vegyületekben elektrotechnikai, vákuumtechnikai és tudományos berendezésekhez, ahol fontos a korrózióállóság, az anyagtisztaság és a tulajdonságok állandósága.
- Orvostudományban különböző protézisek és sebészeti eszközök gyártása, a biológiai közegekkel szembeni kiváló, még a titánénál is jobb ellenállás miatt.
Gyakori kérdések
Mennyit nyom 1 m³ cirkónium?
Körülbelül 6,506 g/cm³-es sűrűségnél egy köbméter cirkónium tömege mintegy 6506 kg. Az ötvözetek és eltérő tisztaságú termékek kissé különbözhetnek.
Miért használják a cirkóniumot az atomenergetikában?
A cirkóniumot és ötvözeteit korrózióállóságuk és kis termikusneutron-befogási hatáskeresztmetszetük miatt értékelik. Ezért alkalmasak reaktoraktívzóna-alkatrészekhez.
Veszélyes a cirkónium megmunkálása?
A tömör fém rendszerint stabil, de pora, forgácsa és finom részecskéi tűzveszélyesek lehetnek. Forgácsoláskor fontos a porelszívás és a biztonsági szabályok betartása.