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因鋯具有豐富多彩的色澤,一直被當做寶石,在人類生活中起著裝飾的作用。隨著人們對鋯的認知不斷加深,鋯的應用也越來越廣泛,也許大多數人對鋯感到比較陌生,但是它已經深入到我們生活的方方面面。例如,周圍的各種建筑、生活中必不可少的陶瓷、刀具、裝飾品等,甚至軍事、核電領域也少不了鋯的身影。
鋯管產品種類豐富,形式多樣,初始的礦產形式為鋯英砂,經過燒堿、水洗等處理,可以生成硅酸鋯和氯氧化鋯等初級產品;繼續煅燒、氯化、還原還可制成二氧化鋯、工業級海綿鋯等產品;如果提純、分離技術水平達到一定水準,可以制成核能級海綿鋯。
鋯管的應用領域非常廣泛,主要以硅酸鋯、氧化鋯的形式應用于陶瓷、耐火材料等領域。僅有3%-4%的鋯礦石被加工成金屬鋯(或稱海綿鋯),再進一步加工成各種鋯材。由于金屬鋯具有熱中子吸收截面小的特性,使得金屬鋯擁有優異的核性能,核級鋯就是應用這個特性將其用作核動力和民用發電反應堆的結構材料、鈾燃料元件的包殼等。
鋯作為一種活性金屬,在室溫中就會形成氧化膜,這層氧化膜使得鋯及其合金具有優良的抗腐蝕性能。同時鋯又具有良好的力學和傳熱性能,再加上顯著的成本優勢,使它成為當今石油化工領域優異的耐蝕結構材料。
鋯管加工
真空自耗電弧熔煉法是鋯和鋯合金工業生產的普遍的方法。采用正確的加入合金元素的方法,合適的新舊料搭配比例和合理的熔鑄制度,才能得到高質量的鑄錠。
鑄錠開坯一般在β相區進行,這既有利于變形,又減少了合金元素的偏聚。二次鍛造溫度比開坯溫度低,純鋯和Zr-2合金在α 相區的高溫區進行鍛造,Zr-2.5Nb在(α+β)相區進行鍛造。終鍛溫度不得低于700℃。熱軋溫度和二次鍛造溫度相近,擠壓溫度更低一些。為防止氧化和粘模,坯料在擠壓前要包銅,或加玻璃涂層。純鋯在液氮溫度下仍有良好塑性。室溫軋板時兩次退火間的冷加工量可達40%或更高。成品前的冷加工制度,對鋯錫合金管材的質量和性能有重要影響。為獲得綜合性能好的管材,成品前冷軋的總壓縮率應達50%以上。
常溫下呈密排六方結構的α-Zr在冷變形加工中易形成織構。鋯管的織構對其強度、蠕變性能、氫化物取向、輻照生長等有重要影響。反應堆中使用的Zr-4合金包殼管,通常要求近徑向基極織構(即六方點陣的C軸基本上平行于管子的直徑)。一般終冷加工工序的壁厚減薄率與直徑收縮率之比大于 1時易得到這種織構取向。而在Zr-2.5Nb壓力管的生產中是通過控制擠壓工藝參數和擠壓坯組織以控制織構的。
鋯管、氧化鋯管詳細參數
晶體結構:高溫為六方體、低溫為四方體
熔 點:2715℃
耐溫范圍:0~2300℃
適用場所:鑄錠爐
產品特點:鋯管、氧化鋯管耐高溫、耐磨性好,與傳統的陶瓷管配套使用,因為陶瓷管在高溫時容易和惰性氣體發生化學反應而軟化,而氧化鋯管不會和惰性氣體發生任何反應,從而避免了使陶瓷管和氣體的接觸,這樣就更有效的提高了熱偶的壽命。
產品常用規格如下
¢21.7×¢17.5×500
¢17.5×¢11.1×465
¢17.5×¢11.1×460
¢12.5×¢9.5×432
¢10×¢6×300
¢17.5×¢11.1×300
¢17.5×¢11.1×225
行業稱呼:氧化鋯熱電偶保護管、氧化陶瓷管
產品用途:適用于多晶硅鑄錠爐,被廣泛應用于機械密封件、化工、航空航天、陶瓷軸承、汽車發動機零部件、紙機脫水器材等。
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鋯合金管具有耐腐蝕性和生物相容性,因此可用于植入身體。在醫學上,可將鋯合金制成膝關節或髖關節植入物,這種鋯合金材料可降低摩擦,增加耐磨性,同時保持整體性能(可制造性,斷裂韌性和延展性),為醫療植入物提供了良好的解決方案。
鋯和鋯合金具有良好的熔焊性能。常用的焊接方法有鎢極氬弧焊和電子束焊。大直徑薄壁管常用焊接法制造。鋯的粉屑易燃,在研磨和切削鋯制品時要注意。
余量為鋯及常見雜質的鋯合金通稱為鋯錫合金或鋯—2、鋯—4合金生產管材和其他產品的制作方法。在通常生產鋯合金管例如用于反應堆的包套管時,材料被熔煉和鑄造后,有一個從鑄錠到成品的塑性加工階段。加工通常由α區的鍛造開始,接著進行所謂的β淬火——即加熱到β區然后水淬到室溫。隨后在α區擠壓,擠壓后進行一系列的三輥軋制、拉撥或類似的冷加工。其間,通常在α相區進行中間退火。所謂α-相區就是具有穩定的密排六方晶格的低溫區,而β-相區意味著具有穩定的體心立方晶格的高溫區。在純鋯中,a和β區之間的相界是在862℃,而在所有的合金中,在這個溫度附近存在著一個a+β的。
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