锆合金
发布时间:2022-03-02 16:56:34 点击次数:29 文章作者:
——以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300-400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面,对核燃料有良好的相容性,多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。此外,锆对多种酸、碱和盐有优良的抗蚀性,与氧、氮等气体有强烈的亲和力,因此锆合金也用于制造耐蚀部件和制药机械部件,在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂。工业规模生产的锆合金有锆锡系和锆铌系两类。前者合金牌号有Zr-2、Zr-4,后者的典型代表是Zr-2.5Nb。在锆锡系合金中,合金元素锡、铁、铬、镍可提高材料的强度、耐蚀性和耐蚀膜的导热性,降低表面状态对腐蚀的敏感性。通常Zr-2合金用于沸水堆,Zr-4合金用于压水堆。在锆铌系合金中,铌的添加量达到使用温度下锆的晶体结构的固溶极限时,合金的耐蚀性最好。锆合金有同质异晶转变,高温下的晶体结构为体心立方,低温下为密排六方。锆合金塑性好,可通过塑性加工制成管材、板材、棒材和丝材;其焊接性也好,可用以进行焊接加工。20世纪40年代末,美国为了探索锆在水冷反应堆中的应用,着手研究锆基合金。到50年代中期,研制成具有优良综合性能的Zr-2合金(Zirca-loy-2),并用作世界第一艘核潜艇“舡鱼”号的核燃料包壳材料,后来又制成Zr-4(Zircaloy-4),Zr-1Nb和Zr-2.5Nb合金。二十多年来,各国也研究了许多其他锆合金,但因综合性能不如上述合金,因而应用不多。目前,从海绵锆到锆合金,已实现工业化生产的国家有美国、苏联、法国、联邦德国、加拿大和中国等。焊接和切削加工锆和锆合金具有良好的熔焊性能。常用的焊接方法有钨极氩弧焊和电子束焊。大直径薄壁管常用焊接法制造。锆的粉屑易燃,在研磨和切削锆制品时要注意安全。检验在生产反应堆用包壳管和压力管的过程中,要进行十分严格的检验。每批产品,除做常规的化学成分、力学性能、尺寸精度和腐蚀性能等项检验外,每根管子都需通过无损探伤检验。