Ciężar właściwy cyrkonu, jego właściwości, zastosowanie i tabela wartości

Cyrkon jest pierwiastkiem czwartej grupy pobocznej piątego okresu układu okresowego. W prostej postaci jest metalem o błyszczącej szarej barwie ze srebrzystym odcieniem. Charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na korozję i wysoką plastycznością.

Materiał ten występuje w dwóch odmianach: jako cyrkon o heksagonalnej strukturze gęsto upakowanej, czyli alfa-cyrkon, oraz jako cyrkon o strukturze regularnej przestrzennie centrowanej. Przejście z jednego typu w drugi zachodzi w temperaturze 863 °C.

Tabela ciężaru właściwego cyrkonu

Masa tego materiału zależy od takiego parametru jak ciężar właściwy cyrkonu. Ponieważ materiał jest złożony, obliczenie jego ciężaru właściwego w warunkach polowych nie jest praktyczne. Procedurę tę wykonuje się w specjalistycznych laboratoriach chemicznych. Średni ciężar właściwy jest jednak znany i wynosi 6,506 g/cm³.

Dla ułatwienia obliczeń takich wskaźników jak masa cyrkonu i jego ciężar właściwy poniżej przedstawiono tabelę z tymi wartościami oraz przeliczeniami dla różnych jednostek.

Właściwości cyrkonu

Cyrkon ma dobrą gęstość, równą 6,506 g/cm³, dobrą pojemność cieplną w temperaturach od 25 do 100 °C oraz znaczną oporność elektryczną. Temperatura topnienia cyrkonu wynosi 1855 °C, a temperatura wrzenia 4409 °C.

W czystej postaci materiał ten jest plastyczny i łatwo poddaje się różnym rodzajom obróbki, takim jak walcowanie, tłoczenie i kucie, a także innym metodom obróbki na gorąco i na zimno. Przy zawartości tlenu powyżej 0,2% materiał nie poddaje się obróbce przez zgniot na zimno. Krucha struktura może pojawić się z powodu obecności azotu, węgla, tlenu i wodoru.

Cyrkon w postaci zwartej powoli utlenia się w temperaturach od 200 do 400 °C, pokrywając się warstwą ditlenku cyrkonu. Powyżej 800 °C dobrze reaguje z tlenem z powietrza.

Zwarty cyrkon jest odporny w wodzie, parze wodnej i wielu środowiskach kwasowych dzięki ochronnej warstwie ditlenku cyrkonu. Odporność zależy jednak od stężenia, temperatury i zanieczyszczeń: środowiska zawierające fluorki oraz kwas fluorowodorowy są szczególnie agresywne, ponieważ niszczą warstwę ochronną. Dla odpowiedzialnych warunków chemicznych trzeba korzystać z danych konkretnego stopu i środowiska.

Cyrkon zalicza się do metali paramagnetycznych.

Zastosowanie cyrkonu

Cyrkon i jego stopy są szeroko stosowane w różnych obszarach. Do najważniejszych kierunków należą:

• Zastosowanie w energetyce jądrowej do produkcji zespołów i elementów paliwowych, a także innych konstrukcji w reaktorach jądrowych.
• Zastosowanie w metalurgii jako materiał stopowy, ponieważ cyrkon jest dobrym odazotowaczem i odtleniaczem. Z jego pomocą wytwarza się także stopy o wysokiej odporności na temperaturę i dużej wytrzymałości przy niewielkiej utracie przewodności elektrycznej.
• Wykorzystanie proszków i drobnych wiórów cyrkonu w składach pirotechnicznych, środkach sygnalizacyjnych oraz specjalnych chemicznych źródłach światła. Zwarty metal i drobny proszek zachowują się inaczej: proszek może łatwo się zapalać i wymaga ścisłych zasad bezpieczeństwa.
• Stosowanie specjalnych stopów i związków cyrkonu w elektrotechnice, technice próżniowej oraz aparaturze naukowej, gdy ważna jest odporność na korozję i szczególne właściwości fizyczne.
• Zastosowanie w medycynie do produkcji różnego rodzaju protez i narzędzi chirurgicznych dzięki bardzo dobrej odporności na działanie środowisk biologicznych, nawet lepszej niż w przypadku tytanu.