ज़िरकोनियम: इस पर आधारित मिश्र धातु। गुण, आवेदन

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

दुर्लभ, लेकिन साथ ही कई उद्योगों में बहुत महत्वपूर्ण, धातु - जिरकोनियम - को पहली बार 1824 में ही अलग किया गया था। हालाँकि, इसमें अभी भी अन्य तत्वों का एक निश्चित प्रतिशत शामिल था। केवल 20वीं शताब्दी में ही विभिन्न अशुद्धियों से मुक्त शुद्ध जिरकोनियम प्राप्त करना संभव था। इस पर आधारित मिश्र धातुओं का उपयोग अपवर्तक, अपघर्षक, सिरेमिक पेंट, सैंडपेपर, वस्त्र, दुर्गन्ध और कृत्रिम पत्थरों के निर्माण के लिए सफलतापूर्वक किया जाता है। बेशक, किसी को दवा में इस धातु के उच्च महत्व के बारे में नहीं भूलना चाहिए। उसके बारे में और जानें।

धातु विज्ञान का विकास

Zirconium परमाणु ऊर्जा इंजीनियरिंग के लिए मिश्र धातुओं का मुख्य घटक है। लेकिन इसके लिए यह आवश्यक है कि यह विभिन्न अशुद्धियों से यथासंभव शुद्ध हो। तथ्य यह है कि जिरकोनियम अयस्कों में न केवल हेफ़नियम जैसे दुर्लभ पृथ्वी तत्व होते हैं, बल्कि नाइट्रोजन, कार्बन और ऑक्सीजन भी होते हैं। और ऐसी गैर-धातु अशुद्धियाँ काफी खतरनाक होती हैं और इन्हें परमाणु रिएक्टरों के लिए संरचनात्मक सामग्री की संरचना में शामिल किया जा सकता है, जो कि एक प्रतिशत के दस लाखवें हिस्से से अधिक नहीं है। इसलिए, शुद्ध जिरकोनियम और मिश्र धातु प्राप्त करनाइसका आधार काफी लंबी और श्रमसाध्य प्रक्रिया है। सबसे पहले, सांद्रण खोला जाता है, फिर इसे समृद्ध किया जाता है, अवांछित अशुद्धियों और हेफ़नियम को अलग किया जाता है।

शुद्ध जिरकोनियम एक विशिष्ट धातु की तरह दिखता है। दिखने में, यह स्टील के समान है, लेकिन एक ही समय में अधिक टिकाऊ और नमनीय है। बेशक, इसके आधार पर मिश्र धातुओं में, अन्य तत्वों की मात्रा के आधार पर इसकी विशेषताओं में काफी भिन्नता हो सकती है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन (0.6% से अधिक) जिरकोनियम को अधिक भंगुर बना देगा। लेकिन एक नकारात्मक पहलू भी है: इस धातु के डाइऑक्साइड (ZrO_{2) का गलनांक 2680 °C होता है।}

मुख्य निर्माण सामग्री

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, सबसे बड़ा क्षेत्र जहां जिरकोनियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है वह परमाणु उद्योग है। उनका मुख्य लाभ यह है कि उनके पास एक छोटा थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (केवल 0.18 बार्न), अच्छा संक्षारण गुण और एक उच्च गलनांक होता है। तो, टीवीईएल परमाणु रिएक्टर के सक्रिय क्षेत्र का मुख्य रचनात्मक ईंधन तत्व है, जिसमें परमाणु ईंधन रखा जाता है। यह इसमें है कि भारी नाभिक का विखंडन होता है, जिसका अर्थ है कि ईंधन तत्व सबसे टिकाऊ और दुर्दम्य धातु से बना होना चाहिए, और यह रिएक्टर में न्यूट्रॉन अवशोषण के चरित्र को नहीं बदलना चाहिए।

तो, इसके खोल को बनाने के लिए ज़िरकोनियम मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। उनके लिए आवश्यकताएं काफी सख्त हैं। तो, मिश्र धातु तत्वों को इसकी विशेषताओं को खराब नहीं करना चाहिए। विशेष रूप से, यह थर्मल न्यूट्रॉन पर कब्जा करने के लिए छोटे क्रॉस सेक्शन से संबंधित है। ज़िरकोनियम को के क्रम में मिश्रित किया जाता हैनाइट्रोजन के हानिकारक प्रभावों को कम करें और इसके संक्षारण गुणों में सुधार करें। मेंडेलीव की आवर्त प्रणाली के कई तत्व उपयुक्त नहीं हैं, क्योंकि वे कुछ विशेषताओं को कम करते हैं।

ईंधन की छड़ बनाने के लिए सबसे प्रसिद्ध मिश्र धातु जिरकलोय है। इसका मुख्य मिश्र धातु तत्व टिन है, और सहायक तत्व लोहा, क्रोमियम और निकल हैं। रूस में, नाइओबियम का उपयोग अक्सर ज़िरकोनियम मिश्र धातु के लिए किया जाता है। इसमें कम थर्मल न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन भी है, हाइड्रोजन अपटेक को कम करता है, और केवल ठोस समाधान बनाता है। और यह, बदले में, मिश्र धातुओं को उच्च लचीलापन प्रदान करता है।

ज़िरकोनियम मिश्रधातु

इस धातु का उच्च संक्षारण प्रतिरोध बताता है कि लौह और अलौह धातु विज्ञान में इसे अक्सर मिश्र धातु के रूप में क्यों उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, यह हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड और क्षार में अघुलनशील है। इस प्रकार, मैग्नीशियम के साथ जिरकोनियम के बहु-घटक मिश्र बहुत लोकप्रिय हैं। इसके अलावा, इस धातु के साथ मिश्र धातु टाइटेनियम के एसिड प्रतिरोध को बढ़ाती है। तांबे के साथ जिरकोनियम के मिश्र धातुओं में उच्च शक्ति और विद्युत चालकता होती है। अक्सर इसका उपयोग विभिन्न स्टील ग्रेड के उत्पादन में एक योजक के रूप में भी किया जाता है। इससे आप उनसे सल्फर, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन निकाल सकते हैं।

चिकित्सा उद्योग

जिरकोनियम और उसके मिश्र धातुओं को ध्यान में रखते हुए, उनके उपयोग के एक और क्षेत्र का उल्लेख करने में विफल नहीं हो सकता है। चिकित्सा उद्योग में, वे अंतिम स्थान से बहुत दूर हैं। हाल ही में, स्टील औरटाइटेनियम मिश्र। हालांकि, कुछ मामलों में, शरीर ने इन धातुओं को खारिज कर दिया, जिसके खिलाफ एलर्जी की प्रतिक्रिया दिखाई दी। आधुनिक चिकित्सा में जिरकोनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग स्टेपल, प्लेट, प्रत्यारोपण, कृत्रिम दांतों और उनके निर्धारण तंत्र के निर्माण के लिए किया जाता है।

चूंकि यह धातु और इसके यौगिक हड्डियों और आसपास के कोमल ऊतकों को परेशान नहीं करते हैं, इसलिए इसे गहने बनाने में सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, ज़िरकोनियम झुमके एलर्जी की प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनते हैं और सोने से भी बदतर इयरलोब पर घाव को ठीक नहीं करते हैं।

बिजली की खपत

एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम के मिश्र धातु में कई सकारात्मक विशेषताएं हैं और इसलिए इसे ऊर्जा उद्योग में सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है। तथ्य यह है कि स्टील और तांबे के तारों का वजन काफी होता है, और अक्सर पुराने समर्थन इस तरह के भार का सामना नहीं कर सकते। 1960 में, जापान में, वैज्ञानिकों के एक समूह ने एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम के मिश्र धातुओं की एक श्रृंखला का उत्पादन किया। उन्होंने निर्धारित किया कि ऐसी सामग्री का उपयोग उच्च तापमान (150-230 डिग्री सेल्सियस) पर लंबे समय तक किया जा सकता है और साथ ही यह काफी हल्का होगा। यह इसे उच्च तापमान वाले तारों के निर्माण के लिए उपयोग करने की अनुमति देता है। यह विद्युत नेटवर्क की विश्वसनीयता और दक्षता को बढ़ाता है।

जिरकोनियम यौगिकों और मिश्र धातुओं के लिए अन्य अनुप्रयोग

कई एंटीपर्सपिरेंट्स में, आप एल्युमिनियम ज़िरकोनियम टेट्राक्लोरोहाइड्रेक्स जैसे घटक पा सकते हैं। यह एक रासायनिक यौगिक है जो पसीने और उसकी गंध को अवशोषित करता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि यह नहीं हैत्वचा में अवशोषित, और इसलिए, स्वास्थ्य को गंभीर नुकसान नहीं पहुंचा सकता है। इसके बावजूद, यूरोपीय संघ और अमेरिका में एल्यूमीनियम-ज़िरकोनियम-टेट्राक्लोरोहाइड्रेक्सग्लिसिन पर प्रतिबंध लगा दिया गया है।

जिरकोनियम ऑक्साइड का उपयोग इलेक्ट्रोकोरंडम बनाने के लिए किया जाता है। यह विद्युत भट्टियों को झुकाकर गलाने से प्राप्त होता है। ज़िरकोनियम इलेक्ट्रोकोरंडम काफी मजबूत निकला और बड़ी क्लैम्पिंग बल के साथ प्रसंस्करण सामग्री की अनुमति देता है। अधिकतर इसका उपयोग खुरदुरी और खुरदरी पीसने के लिए किया जाता है।

सामान्य तौर पर, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ज़िरकोनियम और इसके मिश्र धातुओं में उच्च गलनांक, रासायनिक प्रतिरोध और थर्मल विस्तार का कम गुणांक होता है। यही कारण है कि यह विभिन्न प्रकार के क्षेत्रों में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।