Какви са циркониевите сплави

1. Колко вида цирконий има?

Търговски чист (CP) цирконий

Цирконий с висока чистота с минимални легиращи елементи, използвани за приложения, изискващи корозионна устойчивост .

Циркониеви сплави

Модифициран със легиращи елементи (e . g ., калай, ниобий, желязо, хром) за подобряване на специфични свойства като сила, пластичност или съпротивление на радиацията .

2. Какви са различните степени на цирконий?

Оценка	Чистота (%)	Ключови свойства	Типични приложения
Zr -1	~99.2%	Най -висока пластичност, най -ниска сила	Химическа обработка, аерокосмическо пространство
Zr -2	~99.0%	Балансирана пластичност и устойчивост на корозия	Топлообменници, клапани, помпи
Zr -3	~98.8%	По -висока якост, малко по -ниска пластичност	Структурни компоненти, съдове под налягане
Zr -4	~98.5%	Най -висока якост, умерена пластичност	Ядрени приложения (облицовка)*

Серия Zircaloy(Сплави от ядрен клас):

Zircaloy -2: Съдържа SN (~ 1 . 2–1 . 7%), Fe (~ 0,07–0,20%), CR (~ 0,05–0,15%) и Ni (~ 0,03–0,08%). Използва се във реактори на вряща вода (BWR).

Zircaloy -4: Подобно на Zircaloy -2, но без никел ., използван във водни реактори под налягане (PWR) за намаляване на корозията при висока радиация .

Циркониеви сплави(e . g ., zr -2.5 nb):

Съдържа niobium (~ 2 . 5%) за подобрена якост и устойчивост на корозия във високотемпературна вода ., използвани в епруветки за налягане на Candu реактори.

3. Какви са свойствата на циркониевите сплави?

Собственост	Ключови подробности
Корозионна устойчивост	Изключителна устойчивост на повечето киселини (E . g ., HCl, H2SO4), алкали и солена вода . се съпротивлява на корозия и пукнатина .}
Механична якост	Умерена якост (якост на добив: 50–300 MPa, в зависимост от степента/сплавта и топлинната обработка) . Високата пластичност позволява да се образува в тънки листове/тръби .
Топлинни свойства	Добра топлопроводимост (~ 22 W/M · K за CP ZR) и ниско термично разширение, подходящо за приложения с висока температура .
Ядрени свойства	Напречно сечение на абсорбция с нисък неутрон (идеално за ядрени реактори) . сплави като циркалой запазват свойства при радиация .
Биосъвместимост	Инерт в телесни течности, използвани в медицински импланти (E . g ., зъбни тела, костни винтове) .
Тъкани	Лесно заварени, попълнени и обработени, въпреки че легиращите елементи могат леко да намалят обработваемостта .

info-444-439 info-444-442

4. За какво се използва циркониевата сплав?

Ядрена индустрия

Заплащане на горивни пръчки в PWR, BWR и CANDU реактори .

Структурни компоненти в реакторите (e . g ., тръби за налягане, основни опори) .

Химическа и нефтохимическа индустрия

Топлообменници, реактори, клапани и тръбопроводи за корозивни среди (E . g ., турнирни резервоари, производство на тор) .

Аерокосмическо и морски

Аерокосмически крепежни елементи, огнеустойчиви компоненти и морски устойчиви на корозия части (E . g ., помпи, системи за морска вода) .

Медицински изделия

Импланти (E . g ., керамични покрития за циркониев оксид за протези) поради биосъвместимост и устойчивост на корозия .

Електроника и енергия

Високотемпературни уплътнения, вакуумни компоненти на тръбата и горивни клетки от твърд оксид (SOFC) .

5. Каква е корозията на циркониевите сплави?

Механизъм за устойчивост на корозия

Циркониумът образува тънък, прилепналЦиркониев диоксид (Zro₂)Пасивен оксиден слой (дебелина 1–5 nm) в окислителна или неутрална среда, предпазвайки метала от по -нататъшна атака .

Оксидният слой се самолече, дори при редуциране на киселини (E . g ., HCl), поради способността на цирконий да пренаписва отново .

Съпротива срещу специфични среди

Киселини:

Отлична устойчивост на концентриран HCl (до 70% при 100 градуса) и H2SO4 (до 50% на 80 градуса) .

По -малко устойчив на хидрофлуородна киселина (HF), която разтваря Zro₂ слоя .

Алкалис:

Стабилна в силни алкали (e . g ., naoh, koh) до точка на кипене .

Солена вода и морска среда:

Силно устойчиво на индуцирана от хлорид стрес корозия (SCC), за разлика от неръждаемите стомани .

Вода с висока температура:

In nuclear reactors, zirconium alloys form a protective oxide layer, but prolonged exposure to high-temperature water (e.g., >300 градуса) може да доведе до постепенно окисляване (E . g ., "реакция на циркониево-вода" при сценарии на злополука, въпреки че съвременните сплави са оптимизирани да смекчат това) .

Ограничения на корозия

Абсорбция на водород:

В редуциране на среди или по време на заваряване цирконият може да абсорбира водород, което води дообразуване на хидриди(Zrhx), който причинява премахване .

Окисляване с висока температура:

Над ~ 500 градуса във въздуха, окисляването се ускорява, образувайки zro₂ везни, които могат да отхвърлят .

Специфични за сплав съображения:

Примесите (E . g ., желязо, алуминий) в CP цирконий могат да намалят устойчивостта на корозия . сплави като циркалой са внимателно контролирани за нива на примеси .