поддержка
проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку!И мы
разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на
e-mail
Статистика
Цирконий оказался хорошим союзником и для многих цветных металлов.
Добавка этого элемента к меди резко увеличивает ее прочность, почти не
снижая электропроводности. Высокой прочностью и электропроводностью
обладает меднокадмиевый сплав с 0,35% циркония.
Введение циркония в алюминиевые сплавы заметно повышает их прочность,
пластичность, сопротивление коррозии, теплостойкость. Прочность
магниевоцинковых сплавов при добавке 0,6-0,7% циркония возрастает
примерно вдвое. Коррозионная стойкость сплава титана с 14% циркония в
пятипроцентной соляной кислоте при 100°С в 70 раз выше, чем у технически
чистого титана. Добавка 5% циркония к молибдену заметно повышает
твердость этого металла. Цирконий вводят в марганцовистую латунь, в
алюминиевые, никелевые, свинцовые бронзы.
И все же, как ни важна и почетна роль легирующего элемента для сталей и
сплавов, она не могла удовлетворить цирконий. Он продолжал искать и
нашел свое настоящее призвание. Но прежде чем рассказать об этом,
вернемся к его колыбели - в химическую лабораторию Мартина Клапрота.
Дело в том, что в 1789 году Клапрот открыл не только цирконий, но и еще
один замечательный элемент, которому суждено было сыграть выдающуюся
роль в науке и технике XX века. Этим элементом был уран. Ни сам Клапрот,
ни кто-либо другой не могли тогда предвидеть, как сложатся судьбы
"братьев" - циркония и урана. Пути их разошлись надолго: в течение
полутора веков ничто не связывало эти элементы. И только в наши дни
после долгой разлуки они встретились вновь. Сначала об этом знали лишь
очень немногие ученые и инженеры, работавшие в области ядерной
энергетики, куда, как известно, "посторонним вход воспрещен". Встреча
состоялась в атомных реакторах, где уран использовали как ядерное
топливо, а цирконий должен был служить оболочкой для урановых стержней.
Впрочем, точности ради, отметим, что еще за несколько лет до этого
американские ученые попробовали применять цирконий в качестве материала
для ядерного реактора, который был установлен на первой атомной
подводной лодке США "Наутилус". Однако вскоре выяснилось, что из
циркония выгоднее делать не стационарные детали активной зоны реактора,
а оболочки топливных элементов. Вот тогда-то уран и попал в "объятия"
циркония.
Выбор на цирконий пал не случайно: физикам было известно, что он в
отличие от многих других металлов, легко пропускает нейтроны
("нейтронная прозрачность"), а именно таким свойством должен обладать
материал для корпусов урановых стержней. Правда, некоторые металлы-
магний, алюминий, олово -в этом отношении сходны с цирконием, но они
легкоплавки и нежаропрочны. Цирконию же, который плавится лишь при
1850°С, тепловые нагрузки ядерной энергетики вполне по плечу.
Однако и у циркония есть кое-какие "грешки", которые могли бы
помешать ему работать в этой ответственной области. Дело в том, что
"прозрачен" для нейтронов только цирконий высокой степени чистоты. Вот
тут-то и приходится снова вспомнить о гафнии - металле, который по
химическим свойствам может быть назван "близнецом" циркония. Но
"взгляды" на нейтроны у них оказались противоположными: гафний с
жадностью поглощает нейтроны (в 500-600 раз сильнее, чем цирконий).
Более того, примеси гафния даже в гомеопатических дозах способны
испортить "кровь" цирконию и лишить его нейтронной прозрачности.
Технические условия на цирконий так называемой "реакторной чистоты"
допускают присутствие в нем не больше 0,02% гафния. Но и такие "крохи"
довольно существенно - в шесть с половиной раз - снижают нейтронную
прозрачность циркония.
Поскольку в природе эти металлы обычно находятся вместе, получить
полностью свободный от гафния цирконий - задача колоссальной трудности.
И тем не менее химикам и металлургам пришлось взяться за эту проблему,
так как атомная промышленность крайне нуждалась в конструкционном
материале.
Когда задача была решена, на повестку дня встала другая: требовалось
добиться того, чтобы при изготовлении конструкций из чистейшего циркония
в процессе сварки в него не попадали "чужеродные атомы", которые могли
бы оказаться непреодолимой преградой на пути нейтронов и тем самым
свести на нет все достоинства этого металла. К тому же сварку нужно было
проводить таким образом, чтобы не нарушить однородность металла:
сварочный шов должен обладать теми же свойствами, что и свариваемый
материал. На помощь был призван электронный луч. Чистота и точность
электроннолучевой сварки позволили решить и эту проблему- цирконий стал
"одеждой" урановых стержней.
Именно тогда и произошел резкий скачок в производстве этого металла:
только за десятилетие - с 1949 по 1959 год - мировое производство
циркония возросло в 1000 раз! В ход пошли большие скопления цирконовых
песков, которые раньше служили отходами при добыче других ископаемых.
Так, в Калифорнии, при добыче золота драгами в руслах древних рек вместе
с золотом на промывку поднимали значительное количество циркона, но
из-за отсутствия спроса его сбрасывали в отвалы. На побережье в штате
Орегон (США) в годы войны добывали хромит и попутно получали некоторое
количество циркона, который не интересовал тогда промышленность и потому
не вывозила с места добычи. Когда же вскоре после войны начался
циркониевый бум, все эти отвалы оказались "лакомым кусочком".
Сейчас крупные месторождения этого ценного элемента разрабатывают в
США, Австралии, Бразилии, Индии, странах Западной Африки. Отличной рудой
циркония часто служат прибрежные пески. В Австралии, например,
цирконовые россыпи простираются почти на 150 километров вдоль океанского
побережья. Значительными запасами циркониевого сырья располагает и
Советский Союз.
