Які цирконієві сплави

1. Скільки типів цирконію є?

Комерційно чистий (CP) цирконій

Цирконій з високою чистотою з мінімальними легічними елементами, що використовується для застосувань, що потребують резистентності до корозії.

Цирконієві сплави

Модифіковані з легуючими елементами (наприклад, оловом, ніобієм, залізом, хромом) для посилення специфічних властивостей, таких як міцність, пластичність або радіаційна стійкість.

2. Які різні оцінки цирконію?

Сорт	Чистота (%)	Ключові властивості	Типові програми
Zr -1	~99.2%	Найвища пластичність, найнижча міцність	Хімічна обробка, аерокосмічна
Zr -2	~99.0%	Збалансована пластичність та резистентність до корозії	Теплообмінники, клапани, насоси
Zr -3	~98.8%	Більш висока міцність, трохи нижча пластичність	Структурні компоненти, посудини тиску
Zr -4	~98.5%	Найвища міцність, помірна пластичність	Ядерні застосування (облицювання)*

Серія циркалой(Сплави ядерного класу):

Zircaloy -2: Містить SN (~ 1,2–1,7%), Fe (~ 0. 0 7 - 0. 2 {{1 0}}%), Cr (~ 0. Використовується в реакторах окропу (BWRS).

Zircaloy -4: Подібно до циркалой -2, але без нікелю. Використовується у водних реакторах під тиском (PWRS) для зменшення корозії при високому випромінюванні.

Сплави цирконію-ніобій(наприклад, Zr -2. 5NB):

Містить ніобій (~ 2,5%) для поліпшення міцності та резистентності до корозії у високотемпературній воді. Використовується в трубах тиску реакторів Candu.

3. Які властивості сплавів цирконію?

Майно	Ключові деталі
Корозійна стійкість	Виняткова стійкість до більшості кислот (наприклад, HCL, H2SO4), луг та морської води. Протистоїть піттінгу та корозії щілини.
Механічна міцність	Помірна міцність (міцність виходу: 50–300 МПа, залежно від ступеня\/сплав та термічної обробки). Висока пластичність дозволяє утворюватися в тонкі аркуші\/трубки.
Теплові властивості	Хороша теплопровідність (~ 22 Вт\/м · K для CP ZR) та низьке теплове розширення, придатне для високотемпературних застосувань.
Ядерні властивості	Поперечний переріз поглинання низьких нейтронів (ідеально підходить для ядерних реакторів). Слави, як циркалой, зберігають властивості в рамках випромінювання.
Біосумісність	Інерт у тілесних рідинах, що використовуються в медичних імплантатах (наприклад, зубні світильники, кісткові гвинти).
Складність	Легко зварений, пекав та оброблений, хоча леговані елементи можуть трохи знизити працездатність.

info-444-439 info-444-442

4. Для чого використовується сплав цирконію?

Ядерна промисловість

Навчання паливного стрижня в реакторах PWRS, BWR та Candu.

Структурні компоненти в реакторах (наприклад, трубки під тиском, основні опори).

Хімічна та нафтохімічна промисловість

Теплообмінники, реактори, клапани та трубопроводи для корозійних середовищ (наприклад, мариновані резервуари, виробництво добрив).

Аерокосмічна та морська піхота

Аерокосмічні кріплення, вогнестійкі компоненти та стійкі до морської корозії частини (наприклад, насоси, системи морської води).

Медичні пристрої

Імплантати (наприклад, керамічні покриття оксиду цирконію для протезів) через біосумісність та резистентність до корозії.

Електроніка та енергія

Високотемпературні ущільнювачі, компоненти вакуумної трубки та паливні елементи твердого оксиду (SOFC).

5. Що таке корозія цирконієвих сплавів?

Механізм резистентності до корозії

Цирконій утворює тонкий, прихильнийдіоксид цирконію (Zro₂)Пасивний оксидний шар (товщиною 1–5 нм) в окислювальному або нейтральному середовищі, захищаючи метал від подальшої атаки.

Оксидний шар-це самолікування навіть у зменшенні кислот (наприклад, HCL), завдяки здатності цирконію до повторного підприємства.

Стійкість до конкретних середовищ

Кислоти:

Відмінна стійкість до концентрованого HCL (до 70% при 100 градусах) та H2SO4 (до 50% при 80 градусах).

Менш стійкий до гідрофторної кислоти (HF), яка розчиняє шар Zro₂.

Луг:

Стабільний у сильних лугах (наприклад, NaOH, KOH) до температури кипіння.

Морська та морська середовище:

Високостійкий до розтріскування корозій, спричиненого хлоридом (SCC), на відміну від нержавіючої сталі.

Високотемпературна вода:

In nuclear reactors, zirconium alloys form a protective oxide layer, but prolonged exposure to high-temperature water (e.g., >300 градусів) може призвести до поступового окислення (наприклад, "реакція цирконію-води" у сценаріях нещасних випадків, хоча сучасні сплави оптимізовані для пом'якшення цього).

Обмеження корозії

Поглинання водню:

У зменшенні середовищ або під час зварювання цирконій може поглинати водень, що призводить доФормування гідриду(Zrhx), що спричиняє розведення.

Окислення високої температури:

Вище ~ 500 градусів у повітрі, окислення прискорюється, утворюючи шкали Zro₂, які можуть відірватися.

Специфічні для сплаву міркування:

Домішки (наприклад, залізо, алюміній) в цирконії CP можуть знизити резистентність до корозії. Слави, такі як циркалой, ретельно контролюються для рівня домішок.

Які цирконії сплави