锆材(Zirconium)

       锆(Zirconium)是一种化学元素,它的化学符号是Zr,它的原子序数是40,是一种高熔点金属,呈浅灰色。密度6.49g/㎝³。熔点1852±2.001℃,沸点4377℃。化合价+2+3+4。第一电离能6.84电子伏特。锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。有耐腐蚀性,可溶于氢氟酸和王水,高温时,可与非金属元素和许多金属元素反应,生成固体溶液化合物。

锆的物理特性:

锆,原子量91.224,为银灰色金属,外观似钢,有光泽,熔点1852°C,沸点4377°C,密度6.49/立方厘米。[5] 

原子序数

40

质子数

40

莫氏硬度

4.5

熔点

1852

沸点

4377

密度

6.49g/cm3

比重

6.49

原子量

91.224

体积

14.1立方厘米/摩尔

基本性质

锆容易吸收氢、氮和氧气;锆对氧的亲和力很强,1000°C氧气溶于锆中能使其体积显著增加。锆的表面易形成一层氧化膜,具有光泽,故外观与钢相似。有耐腐蚀性,但是溶于氢氟酸和王水。高温时,可与非金属元素和许多金属元素反应,生成固溶体。锆的可塑性好,易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体,可用作贮氢材料。锆的耐腐蚀性比钛好,接近铌、钽。锆与铪是化学性质相似、又共生在一起的两个金属,且含有放射性物质。

工业用途

吸气剂

锆和锂及钛一样能强烈地吸收氮、氢、氧等气体。当温度超过摄氏九百度,锆能猛烈地吸收氮气;在摄氏二百度的条件下,一百克金属锆能够吸收八百一十七升氢气,相当于铁的八十多万倍。锆的这种特性已被广泛利用,比如在电真空工业中,人们广泛利用锆粉涂在电真空元件和仪表的阳极和其他受热部件的表面上,吸收真空管中的残余气体,制成高度真空的电子管和其他电真空仪表,从而提高它们的质量,延长它们的使用时间。 [11]

冶金作用

锆还可以用做冶金工业的“维生素”,发挥它强有力的脱氧、除氮、去硫的作用。钢里只要加进千分之一的锆,硬度和强度就会惊人地提高;含锆的装甲钢、不锈钢和耐热钢等,是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等国防武器的重要材料。把锆掺进铜里,抽成铜线,导电能力并不减弱,而熔点却大大提高,用做高压电线非常合适。含锆的锌镁合金,又轻又耐高温,强度是普通镁合金的两倍,可用到喷气发动机构件的制造上。

另外,锆粉的特点是着火点低和燃烧速度快,可以用做起爆雷管的起爆药,这种高级雷管甚至在水下也能够爆炸。锆粉再加上氧化剂。这好比火上加油,燃烧起来强光眩目,是制造曳光弹和照明弹的好材料。

锆合金

锆合金以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面,对核燃料有良好的相容性,多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。此外,锆对多种酸、碱和盐有优良的抗蚀性,与氧、氮等气体有强烈的亲和力,因此锆合金也用于制造耐蚀部件和制药机械部件,在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂。

工业规模生产的锆合金有锆锡系和锆铌系两类。前者合金牌号有Zr-2Zr-4,后者的典型代表是 Zr-2.5Nb。在锆锡系合金中,合金元素锡、铁、铬、镍可提高材料的强度 、耐蚀性和耐蚀膜的导热性,降低表面状态对腐蚀的敏感性。通常Zr-2合金用于沸水堆 Zr-4 合金用于压水堆。在锆铌系合金中,铌的添加量达到使用温度下锆的晶体结构的固溶极限时,合金的耐蚀性最好。锆合金有同质异晶转变,高温下的晶体结构为体心立方,低温下为密排六方。锆合金塑性好,可通过塑性加工制成管材、板材、棒材和丝材;其焊接性也好,可用以进行焊接加工。

健康危害

工业上尚未见有锆中毒的报道。

环境危害

微细粉末极易燃烧,有时能自燃并会发生爆炸。锆粉也能在二氧化碳及氮气中燃烧。粉末在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。 

危害防治

一、泄漏应急处理

  隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器,穿消防防护服。小量泄漏:使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中。转移回收。大量泄漏:用塑料布、帆布覆盖,减少飞散。使用无火花工具收集转移回收。

二、防护措施

  呼吸系统防护:空气中粉尘浓度超标时,佩戴自吸过滤式防尘口罩。 眼睛防护:空气中粉尘浓度超标时,戴化学安全防护眼镜。身体防护:穿一般作业防护服。手防护:戴防化学品手套。 [13]

安全标志

安全标识:S43

危险标识:R15R17





分享到: