زیرکونیم
Zirconium
ZrO₂ و ZrSiO₄ — نسوز خط سرباره، نازل سنجه و SEN.
معرفی
زیرکونیم در قالب زیرکونیا (ZrO₂) و زیرکن (ZrSiO₄) وارد صنعت نسوز میشود. زیرکونیا با نقطهی ذوب حدود ۲۷۰۰°C، دیرگدازترین اکسید مهندسیِ در دسترس است و در برابر سرباره و پودر قالب مقاومتی دارد که هیچ اکسید دیگری ندارد — به همین دلیل خط سربارهی نازل غوطهور و مغزی نازل سنجه از آن ساخته میشود.
ساختار بلوری و کریستالوگرافی
زیرکونیا سه فاز بلوری دارد و تبدیل تتراگونال ⇄ مونوکلینیک هنگام سرد شدن با حدود ۴٪ انبساط حجمی همراه است — که قطعهی خالص را میترکاند. راهحل صنعتی: «تثبیت» با CaO، MgO یا Y₂O₃ که فاز مکعبی یا تتراگونال را تا دمای اتاق نگه میدارد.
فازها و آلوتروپها
ریختشناسی و شکل عرضه
زیرکونیای ذوبی (فیوزد) با بلورهای درشت، زیرکونیای تثبیتشدهی جزئی (PSZ)، و سیلیکات زیرکونیم (زیرکن) بهصورت ماسهی ریز و بسیار مقاوم — پرکاربرد در پوشش قالب ریختهگری و لعاب سرامیک بهعنوان کدرکننده.
ترکیبات مهم
| فرمول | نام | اهمیت |
|---|---|---|
| ZrO₂ | زیرکونیا | خط سربارهی SEN، نازل سنجه، سنسور اکسیژن. |
| ZrSiO₄ | سیلیکات زیرکونیم (زیرکن) | کدرکنندهی لعاب، ماسهی قالب، نسوز شیشه. |
| ZrC / ZrB₂ | کاربید و برید زیرکونیم | سرامیکهای فوقدیرگداز (UHTC) هوافضا. |
ایزوتوپها
چهار ایزوتوپ پایدار؛ ⁹⁰Zr با ۵۱٪ فراوانترین است. سطح مقطع جذب نوترون بسیار پایین Zr، آن را به غلاف سوخت راکتور (زیرکالوی) تبدیل کرده است.
نقش در صنایع دیرگداز و فرآیندی
هدایت حرارتی پایین زیرکونیا آن را به عایق دما بالا و پوشش سد حرارتی (TBC) پرهی توربین هم تبدیل کرده است. در فولادسازی، هرجا خوردگی موضعی شدید داریم — خط تماس با پودر قالب، دهانهی نازل — زیرکونیا پاسخ است.