Relevanz

Zirkonium ist ein glänzendes, stahlgraues Metall mit gelblichem Schimmer, das seine Eigenschaften auch bei hohen und kryogenen Temperaturen beibehält. Es ist ein paramagnetisches, hitze- und korrosionsbeständiges und duktiles Material. Es wird aus Erzkonzentrat und auch durch Umschmelzen von Zirkoniumabfällen gewonnen. Zirkonium wird verwendet, um kritische Legierungen und Stähle hitze- und korrosionsbeständig zu legieren und die Anpassungsfähigkeit zu verbessern.

Geschichte

Mehr als ein Jahrhundert lang, seit der Isolierung von reinem Zirkonium durch Klaprot, blieb es ein seltenes, exotisches Metall, das zudem für die industrielle Anwendung zu teuer war und hauptsächlich in Labors und von Juwelieren für die Herstellung exklusiver Schmuckstücke verwendet wurde. Doch im letzten Jahrhundert ist es zu einem unverzichtbaren Baumaterial geworden. Die industrielle Verwendung von Zirkonium begann in den 1930er Jahren.

Physikalische Eigenschaften

Spezifisches Gewicht von α-Zirkonium 6,5 g/cm³; spezifische Wärmekapazität (bei 25−100°C) 0,291 kJ/(kg-K), Schmelztemperatur 1855 °C; Siedetemperatur 4409 °C; Wärmeleitfähigkeit (50°C) 20,96 W/(m-K); linearer Wärmeausdehnungskoeffizient (20−400°C) 6^{, 9x10−6}; spezifischer elektrischer Widerstand (20°C) 0,44 ^Ohmxmm2/m. Zirkonium wird bei einer Temperatur von 0,7°K zum Supraleiter. Es ist ein paramagnetisches Metall, die spezifische magnetische Suszeptibilität steigt mit der Erwärmung und erreicht 1^{, 28x10−6} bei t°-73 °C und 1^{, 41x10−6} bei t°327 °C. Der thermische Neutroneneinfangquerschnitt beträgt 0^{, 18x10−28m²} und steigt mit der Hafniumverunreinigung. Reines Zirkoniumdioxid lässt sich leicht warm- und kaltverformen (Schmieden, Walzen, Stanzen). Die Verunreinigungen Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Schwefel und Kohlenstoff machen Zirkonium spröde. Elastizitätsmodul (20°C) 9700 kgf/mm²; Zugfestigkeit 25,3 kgf/mm²; Brinell-Härte 64−67 kgf/mm²; die Härte hängt stark von der Sauerstoffverunreinigung ab. Zirkoniumdioxid ist nicht geeignet für eine Kaltdruckbehandlung bei 0,2% _O2 oder mehr. Das einzige Werk in der GUS, das Zirkonium herstellt, ist das Chepetsky Mechanical Plant in Glazov, Udmurtien. Zirkonium wird seit den 1930er Jahren verwendet, ist aber wegen seiner hohen Kosten sehr selten.

Prozentuale Zusammensetzung der Zirkonium-Sorten

Verwendung

Da Zirkonium die Strahlung zurückhält, einen geringen thermischen Neutroneneinfangquerschnitt hat und gegen aggressive Umgebungen beständig ist, wird es in der Kernkraftindustrie verwendet. Zirkoniumrohre werden hauptsächlich in Wärmeaustauschsystemen und als Containment für Reaktorkerne verwendet. Dank seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften ermöglicht dieses Rohr einen sicheren Betrieb von Brennstäben. Es sollte jedoch bedacht werden, dass dieses Metall bis 300 °C nicht mit überhitztem Dampf reagiert, aber darüber. Ab 700 °C könnte eine exotherme Parazirkoniumreaktion einsetzen, die in wassergekühlten Kernreaktoren zu einem Unfall führen könnte.

Lieferung

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