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供应无锡锆合金701棒材 锆合金棒702直径30mm 锆合金棒701现货

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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(锆为0.18靶恩),对核燃料有良好的相容性,因此可用作水冷核反应堆的堆芯结构材料(燃料包壳、压力管、支架和孔道管),这是锆合金的主要用途。锆对多种酸(如盐酸、硝酸、硫酸和醋酸)、碱和盐有优良的抗蚀性,所以锆合金也用于制作耐蚀部件和制药器件。锆与氧、氮等气体有强烈的亲和力,所以锆和锆合金还在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂(见消气材料)。锆具有优异的发光特性,所以成为闪光和焰火材料。 


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纯锆就其强度和抗蚀性能来说,都不能满足核燃料包壳和压力管的要求。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***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。从海绵锆到锆合金,已实现工业化生产的国家有美国、俄罗斯、法国、德国、加拿大和中国等

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工业规模生产的锆基合金有两个系列:锆锡系和锆铌系。前者的代表是 Zr-2 合金,后者的代表是Zr-2.5Nb合金。锆和三种锆合金的成分和性能见表。锆的合金元素选择原则是:一不能明显增加锆的热中子吸收截面;二要在提高锆的耐蚀性和强度的同时不能过多地损害工艺性能。在锆锡系合金中,锡、铁、铬、镍的综合加入(Zr-2合金),可提高材料的强度及耐蚀性、耐蚀膜的导热性,降低表面状态对腐蚀的敏感性;Zr-4合金中不含镍,并适当增加铁含量,此合金腐蚀吸氢量仅为Zr-2合金的一半左右。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α-Zr的固溶极限时,合金的耐蚀性能。Zr-1Nb和Zr-2.5Nb合金中的铌含量高于使用温度下的固溶极限。超过的铌以过饱和状态存在于α-Zr中,对合金的抗蚀性不利,而以第二相β-Nb的形式存在却好得多。锆和锆合金中的金属杂质元素大都要求在 50ppm以下,热中子吸收截面很大的元素(如硼和镉)不得超过0.5ppm;严重损害耐腐蚀性能的氮不得高于80ppm;氧有一定的强化作用,其含量依强度要求一般为800~1600ppm。

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锆和锆合金都有同质异晶转变,高温相是体心立方结构的β-Zr,低温相是密排六方结构的α-Zr。纯锆的转变温度为 862℃。合金和工业锆的转变温度受合金元素和杂质元素的影响:铁、镍、铬、铌的加入缩小α-Zr相区,使转变温度降低;氧、氮、锡扩大α-Zr相区,使转变温度升高。Zr-2.5Nb合金有明显的淬火强化效应。这种合金加热到β区或(α+β)高温区,经过水中淬火后,其室温抗拉强度可达90公斤力/毫米2;合金淬火后再经500℃适当时效处理,其强度不降低,而塑性却显著提高。这种固溶-时效合金有比较好的耐腐蚀性能。

锆和锆合金塑性好,可制成管材、板材、棒材和丝材,其中管材为主要产品。锆和锆合金的加工工艺取决于锆的基本性质和核反应堆对锆构件的特殊要求。锆的基本性质是:易被氧、氮、氢等污染,易粘模具,有同质异晶转变。核反应堆对锆构件的要求是尺寸精度高,显微组织要求严格,性能稳定。使用最广的无缝锆管加工的主要工序为:配制自耗电极、熔铸、锻造、热挤(管坯)、冷加工、精整。

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