Zirconium et Hafnium - Comparaison - Propriétés

Cet article contient une comparaison des principales propriétés thermiques et atomiques du zirconium et de l’hafnium, deux éléments chimiques comparables du tableau périodique. Il contient également des descriptions de base et des applications des deux éléments. Zirconium contre Hafnium.

zirconium et hafnium - comparaison

Comparer le zirconium avec un autre élément

Comparer le hafnium avec un autre élément

Zirconium et Hafnium – À propos des éléments

Zirconium

Le zirconium est un métal de transition solide, brillant, gris-blanc, qui ressemble à l’hafnium et, dans une moindre mesure, au titane. Le zirconium est principalement utilisé comme réfractaire et opacifiant, bien que de petites quantités soient utilisées comme agent d’alliage pour sa forte résistance à la corrosion. Le zirconium est largement utilisé comme gaine pour les combustibles des réacteurs nucléaires. Les propriétés recherchées pour ces alliages sont une faible section efficace de capture neutronique et une résistance à la corrosion dans des conditions normales de service.

Hafnium

Le hafnium est un métal de transition tétravalent gris argenté brillant, le hafnium ressemble chimiquement au zirconium et se trouve dans de nombreux minéraux de zirconium. La grande section efficace de capture des neutrons du hafnium en fait un bon matériau pour l’absorption des neutrons dans les barres de commande des centrales nucléaires, mais nécessite en même temps qu’il soit retiré des alliages de zirconium transparents aux neutrons et résistants à la corrosion utilisés dans les réacteurs nucléaires.

Zirconium dans le tableau périodique

Hafnium dans le tableau périodique

Source : www.luciteria.com

Zirconium et Hafnium – Applications

Zirconium

La plupart du zircon est utilisé directement dans les applications à haute température. Ce matériau est réfractaire, dur et résistant aux attaques chimiques. En raison de ces propriétés, le zircon trouve de nombreuses applications, dont peu sont très médiatisées. Son utilisation principale est comme opacifiant, conférant un aspect blanc et opaque aux matériaux céramiques. Le zirconium et ses alliages sont largement utilisés comme gaine pour les combustibles des réacteurs nucléaires. Le zirconium allié au niobium ou à l’étain possède d’excellentes propriétés de corrosion. La haute résistance à la corrosion des alliages de zirconium résulte de la formation naturelle d’un oxyde dense et stable à la surface du métal. Ce film est auto-cicatrisant, il continue à se développer lentement à des températures allant jusqu’à environ 550°C (1020°F) et il reste fermement adhérent. La propriété recherchée de ces alliages est également une faible section efficace de capture de neutrons.

Hafnium

L’hafnium a de bonnes propriétés d’absorption des neutrons et est donc utilisé dans les barres de contrôle des réacteurs nucléaires, mais nécessite en même temps qu’il soit retiré des alliages de zirconium transparents aux neutrons et résistants à la corrosion utilisés dans les réacteurs nucléaires. Alors que le nitrure d’hafnium est le plus réfractaire de tous les nitrures métalliques, le carbure d’hafnium est le plus réfractaire de tous les matériaux binaires. Avec un point de fusion d’environ 3900°C, c’est l’un des composés binaires les plus réfractaires connus. L’hafnium a été allié avec succès à plusieurs métaux, dont le fer, le titane et le niobium.

Zirconium et Hafnium – Comparaison dans le tableau

Élément	Zirconium	Hafnium
Densité	6,511 g/cm3	13,31 g/cm3
Résistance à la traction ultime	330 MPa	480 MPa
Limite d’élasticité	230 MPa	125 MPa
Module de Young	88 GPa	78 GPa
Échelle de Mohs	5	5,5
Dureté Brinell	650 MPa	1700 MPa
Dureté Vickers	900 MPa	1700 MPa
Point de fusion	1855°C	2227°C
Point d’ébullition	4377°C	4600°C
Conductivité thermique	22,7 W/mK	23 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	5,7 µm/mK	5,9 µm/mK
Chaleur spécifique	0,27 J/g·K	0,14 J/g·K
Température de fusion	16,9 kJ/mole	24,06 kJ/mole
Chaleur de vaporisation	591 kJ/mole	575 kJ/mole