Ogrevana cirkonijeva žica kot zbiralnik: absorpcija plinov in industrijska uporaba

Gettersko obnašanje ogrevane cirkonijeve žice

Pri segrevanju cirkonijeva žica absorbira veliko količino kisika, vodika, dušika in drugih preostalih plinov. To pridobivanje se uporablja znotraj elektronskih cevi, kjer cirkonijev prah služi kot razplinjevalno sredstvo, cirkonijeva žica in cirkonijeva plošča pa delujeta kot zbiralnika za nosilce vrat, anodne nosilce in druge notranje nosilce v električnih ceveh in vakuumskih napravah. Tanek cirkonijev odsek reagira z zadnjimi sledmi plina, ki ostanejo po črpanju, tako da se vakuum ohranja skozi celotno življenjsko dobo cevi.

Enaka afiniteta do plina se uporablja v pirotehniki in napravah za vžig, kjer fin cirkonijev prah v kombinaciji z oksidantom proizvaja svetel, visoko-temperaturni blisk, ki se uporablja v fotobliskavicah, zakasnitvenih sestavkih in iniciatorjih. Ker je reakcija hitra in energična, ravnanje in pakiranje cirkonijevega prahu sledi strogemu-nadzoru prahu in inertni-ozračju.

Dodatki cirkonija v jeklo in zlitine

Z industrijskega vidika že približno ena tisočinka cirkonija, dodanega jeklu, povzroči izrazito povečanje trdote in trdnosti. Cirkonij je močan dezoksidator in močan lovilec dušika, žvepla in ogljika, zato izboljšuje zrnato strukturo in čisti vključke. Oklepno jeklo,-ki nosi cirkonij, orožje, nerjavno jeklo in-toplotno odporno jeklo so uveljavljeni materiali za oklepna vozila, tanke, topništvo in sorodno obrambno opremo, nadzorovani dodatki cirkonija pa se uporabljajo tudi za izboljšanje žilavosti in lastnosti skozi-debeline konstrukcijske plošče.

V -železni metalurgiji se cirkonij dodaja magnezijevim in aluminijevim zlitinam za izboljšanje zrnatosti in bakrovim zlitinam za trdnost pri temperaturi, cirkonijeve kemikalije pa delujejo kot navzkrižna povezovalna sredstva za polimere v premazih, obdelavi papirja in tekstila.

Cirkonij-jedrske kakovosti in ovoj za gorivo

S stališča jedrske tehnike ima cirkonij izjemne lastnosti: zelo nizek presek absorpcije-toplotnih nevtronov v kombinaciji z dobro odpornostjo proti koroziji in primerno trdnostjo pri temperaturi. Zato je nepogrešljiv material v jedrski industriji in večina komercialnih energetskih reaktorjev se zanaša nanj. Za vsak milijon kW jedrske proizvodne zmogljivosti se vsako leto porabi približno 20 do 25 ton cirkonija, jedrska podmornica s približno 30.000 konjskimi močmi pa uporablja 20 do 30 ton cirkonija in cirkonijevih zlitin kot ohišja goriva in tlačne cevi.

Izdelki iz cirkonija in cirkonijevih zlitin za jedrsko uporabo so naročeni po namenskih specifikacijah, ki zajemajo ingote, palice, odkovke, pločevine, trakove, plošče in cevi, zlitine, ki vsebujejo kositer-, običajno označene kot Zr-2 in Zr-4, pa so klasični materiali za obloge in tlačne cevi. Strog nadzor nad vsebnostjo hafnija, ker hafnij močno absorbira nevtrone, je odločilna zahteva za jedrsko kakovost.

Fizične lastnosti, ki spodbujajo izbiro

Lastnina	Vrednost	Praktični pomen
Tališče, cirkonij	Približno 1855 stopinj	Ohranja trdnost in obliko pri visoki{0}}temperaturni uporabi
Tališče, titan	Približno 1668 stopinj	Nižje od cirkonija, pomembno pri primerjavi obeh kovin
Tališče, cirkonijev oksid	Približno 2715 stopinj	Podpira ognjevzdržne in keramične aplikacije
Odpornost proti koroziji	Zelo visoko	Pogosto se uporablja v vesoljski, vojaški in kemični službi
Absorpcija nevtronov	Zelo nizko	Osnove uporabe ovoja jedrskega goriva in tlačne cevi
Absorpcija plina pri segrevanju	Kisik, vodik, dušik	Osnove uporabe getterja in razplinjevanja

Industrijska in potrošniška uporaba

Getterji in razplinjevalci v elektronskih ceveh, vakuumskih prekinjevalcih in zaprtih napravah.

Fotoflash žarnice, zakasnilni elementi in vžigalne sestavke na osnovi finega cirkonijevega prahu.

Korozijsko{0}}odporne posode, posode in cevi, zlasti za klorovodikovo in žveplovo kislino.

Obloga jedrskega goriva, tlačne cevi in ​​notranjost reaktorja iz cirkonijevih zlitin jedrske-kakovosti.

Letalske in obrambne komponente, ki združujejo visoko tališče z visoko trdoto in močjo.

Cirkonijeve kemikalije, ki se uporabljajo kot-sredstva za navzkrižno povezovanje za polimere in v pripravkih za obdelavo površin.

Korozijsko-in toplotno-komponente iz titana, ki se uporabljajo v vesoljskih misijah s posadko, so občutno manj odporne proti koroziji kot cirkonij, zato so izbrani razredi cirkonija, kjer je kombinacija temperature, korozije in mehanskih obremenitev najhujša.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Katere pline absorbira segreta cirkonijeva žica?
Absorbira kisik, vodik, dušik in druge ostanke plinov, zato deluje kot geter v elektronskih elektronkah in zaprtih vakuumskih napravah.

V: Kako se cirkonij uporablja pri izdelavi jekla?
Majhni dodatki približno ene tisočinke delujejo kot dezoksidator in čistilec dušika in žvepla, s čimer izboljšajo zrnato strukturo ter povečajo trdoto in trdnost oklepnih, orožnih, nerjavnih in toplotno-odpornih jekel.

V: Zakaj se cirkonij uporablja v jedrskih reaktorjih?
Njegova zelo nizka absorpcija toplotnih nevtronov omogoča prehajanje nevtronov z majhnimi izgubami, medtem ko njegova odpornost proti koroziji in trdnost pri temperaturi ustrezata oblogam goriva in tlačnim cevem.

V: Koliko cirkonija porabi jedrska energija?
Približno 20 do 25 ton na leto za vsak milijon kW proizvodne zmogljivosti in 20 do 30 ton za jedrsko podmornico s približno 30.000 konjskimi močmi.

V: Kako se cirkonij primerja s titanom glede tališča?
Cirkonij se tali pri približno 1855 stopinjah proti približno 1668 stopinjam za titan, cirkonijev oksid pa se tali pri približno 2715 stopinjah, kar podpira visoko-temperaturno uporabo v vesolju.

V: Katere industrije uporabljajo cirkonijevo žico in prah?
Elektronika in proizvodnja vakuumskih cevi, razsvetljava in pirotehnika, kemična predelava s klorovodikovo in žveplovo kislino, jedrska energija ter vesoljsko in obrambno inženirstvo.