氧化鋯熔點(diǎn)2700℃,莫氏硬度7,有兩種變體,1000℃以下為單斜晶系(密度5.68g/cm3),1000℃時(shí)生成四方晶系(密度6.10g/cm3),此晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榭赡孓D(zhuǎn)變,冷卻過程中晶型轉(zhuǎn)化時(shí)伴有7%的體積膨脹,可導(dǎo)致制品開裂;加入穩(wěn)定劑與Zr02生成立方晶系固溶體,可消除由上述晶型轉(zhuǎn)化帶來的體積膨脹。
鋯資源含鋯礦石有十幾種。而在工業(yè)上可用的只有鋯英石(zircon)和斜鋯石(baddeleyite)兩種。鋯英石也叫鋯石,是分布廣的鋯礦物。主要產(chǎn)地為美國、巴西、印度、澳大利亞、中國和聯(lián)體等國。其主要組成為ZrO2?SiO2。理論成分為:ZrO267.01%和SiO233.99%。鋯英石礦石中各種雜質(zhì)含量為:Fe2O3)0.5%~5.0%和少量CaO、.MgO、TiO2等。斜鋯石主要產(chǎn)地在巴西和斯里蘭卡。中國儲(chǔ)量不大。其主要成分是ZrO2。工業(yè)斜鋯石含ZrO275%~85%,主要雜質(zhì)為Fe2O32%~5%,SiO210%~20%及少量A1203和TiO2。礦物密度為5.7g/cm3莫氏硬度6.5。
用途鋯是稀有金屬。它是碳化物形成元素。在煉鋼過程中,鋯是強(qiáng)有力的脫氧和脫氮元素。鋯能細(xì)化鋼的奧氏體晶粒。它和硫能化合成硫化鋯,因此能防止鋼的熱脆性。鋯還有降低鋼的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象和提高鋼的低溫韌性等優(yōu)點(diǎn)。鋯在鑄鐵中的作用類似鈦??尚纬商蓟?,與硫結(jié)合形成硫化物。在冷卻時(shí)促進(jìn)石墨的生成。少量的鋯即有利于白口鑄鐵的石墨化,使白口鐵灰口化。在生產(chǎn)韌性鑄鐵時(shí)縮短退火時(shí)間。
鋯鐵是由鋯與鐵及硅、鋁等元素組成的鐵合金。煉鋼用的鋯鐵是鋯硅鐵,含Zr15%~45%,Si30%~65%。用鋁熱法生產(chǎn)的則因含鋁故稱鋯鋁鐵,含Zr>15%。
1789年德國克拉普羅特(M.H.Klaproth)發(fā)現(xiàn)了一種新的氧化物,取名叫“Zircomia’。1824年瑞典貝采利厄斯(J.J.Berzelius)用鉀還原K2ZrF6的方法,制出鋯。1923年美國鋼廠進(jìn)行了用鋯硅鐵做脫氧劑的試驗(yàn),取得良好效果。之后開始用金屬熱法生產(chǎn)出鋯硅鐵和鋯鋁鐵。中國南京合金廠,于1987年試制出鋯硅鐵,含Zr20%~40%,Si45%~55%;用作煉鋼脫氧劑。
鋯(Zirconium)是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Zr,它的原子序數(shù)是40,是一種高熔屬,呈淺灰色。密度6.49克/立方厘米。熔點(diǎn)1852±2.001℃,沸點(diǎn)4377℃?;蟽r(jià)+2、+3和+4。電離能6.84電子伏特。鋯的表面易形成一層氧化膜,具有光澤,故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性,可溶于氫氟酸和王水,高溫時(shí),可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng),生成固體溶液化合物。詞條詳細(xì)介紹了鋯的發(fā)現(xiàn)歷史、發(fā)展歷史、物理化學(xué)性質(zhì)、制取方法、含量分布、用途、安全措施等等。
鋯對(duì)苛性堿的耐蝕性超過了鉭、鈮、鈦,還有像四氟乙烯、石墨、玻璃等也不耐強(qiáng)堿腐蝕,這是其特的特性。鋯在所有濃度直至沸騰溫度的苛性堿溶液都耐腐蝕。但熔融堿中有輕微腐蝕。如鋯在沸騰的NaOH溶液中,U形彎曲試樣表明:溫度從150℃升高至300℃,含量從50%升至85%,實(shí)驗(yàn)二十天后未出現(xiàn)裂紋,并保持原有延展性。
鋯在金屬氯化物溶液中的腐蝕性為取決于氯化物溶液的性質(zhì)。對(duì)氧化性的金屬氯化物,鋯通常不耐蝕,如氯化鐵和氯化銅,即使5%的含量,100℃也會(huì)產(chǎn)生腐蝕脆化,但對(duì)還原性的、氯化錫、氯化錳、氯化鎳、、氯化鋅、、以及海水中是耐蝕的。鋯在25%氯化鋁在沸騰的大于55%的氯化鈣中不耐蝕。在高溫酸性氯化物溶液中,鋯不會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕。在沸騰的42%MgCL2溶液中,U形彎曲試樣不發(fā)生開裂,這在常用金屬中是很難得的性能。