Apa paduan zirkonium - pengetahuan

1. Ada berapa jenis zirkonium?

Zirkonium murni (CP) komersial

Zirkonium dengan kemurnian tinggi dengan elemen paduan minimal, digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan resistensi korosi.

Paduan zirkonium

Dimodifikasi dengan elemen paduan (misalnya, timah, niobium, besi, kromium) untuk meningkatkan sifat spesifik seperti kekuatan, daktilitas, atau resistensi radiasi.

2. Apa saja nilai zirkonium yang berbeda?

Nilai	Kemurnian (%)	Properti utama	Aplikasi khas
Zr -1	~99.2%	Keuletan tertinggi, kekuatan terendah	Pemrosesan Kimia, Aerospace
Zr -2	~99.0%	Daktilitas yang seimbang dan resistensi korosi	Penukar panas, katup, pompa
Zr -3	~98.8%	Kekuatan yang lebih tinggi, keuletan sedikit lebih rendah	Komponen Struktural, Kapal Tekanan
Zr -4	~98.5%	Kekuatan tertinggi, keuletan sedang	Aplikasi Nuklir (Cladding)*

Seri Zirkaloy(Paduan tingkat nuklir):

Zircaloy -2: Berisi sn (~ 1.2–1.7%), fe (~ 0. 0 7 - 0. 2 {{1 0}%), cr (~ 0. 05–0.15%), dan cr (~ {{14}. Digunakan dalam reaktor air mendidih (BWR).

Zircaloy -4: Mirip dengan zircaloy -2 tetapi tanpa nikel. Digunakan dalam reaktor air bertekanan (PWR) untuk mengurangi korosi di bawah radiasi tinggi.

Paduan zirkonium-niobium(misalnya, zr -2. 5nb):

Berisi niobium (~ 2,5%) untuk peningkatan kekuatan dan resistensi korosi dalam air suhu tinggi. Digunakan dalam tabung tekanan reaktor Candu.

3. Apa sifat paduan zirkonium?

Milik	Detail utama
Resistensi korosi	Resistensi luar biasa terhadap sebagian besar asam (misalnya, HCl, H2SO4), alkalis, dan air asin. Menolak lubang dan celah korosi.
Kekuatan mekanis	Kekuatan sedang (kekuatan luluh: 50–300 MPa, tergantung pada tingkat\/paduan dan perlakuan panas). Daktilitas tinggi memungkinkan pembentukan menjadi lembaran\/tabung tipis.
Sifat termal	Konduktivitas termal yang baik (~ 22 W\/M · K untuk CP ZR) dan ekspansi termal rendah, cocok untuk aplikasi suhu tinggi.
Sifat nuklir	Penampang penyerapan neutron rendah (ideal untuk reaktor nuklir). Paduan seperti zirkaloy mempertahankan sifat di bawah radiasi.
Biokompatibilitas	Inert dalam cairan tubuh, digunakan dalam implan medis (misalnya, perlengkapan gigi, sekrup tulang).
Kemampuan kain	Las yang mudah dilas, miring, dan mesin, meskipun elemen paduan dapat sedikit mengurangi kemampuan kerja.

info-444-439 info-444-442

4. Untuk apa zirkonium digunakan?

Industri Nuklir

Bahan bakar batang batang di PWR, BWRS, dan reaktor Candu.

Komponen struktural dalam reaktor (misalnya, tabung tekanan, penyangga inti).

Industri kimia dan petrokimia

Penukar panas, reaktor, katup, dan saluran pipa untuk lingkungan korosif (misalnya, tangki pengawetan, produksi pupuk).

Aerospace dan Marine

Pengencang aerospace, komponen tahan api, dan bagian yang tahan korosi kelautan (misalnya, pompa, sistem air laut).

Alat kesehatan

Implan (misalnya, pelapis keramik zirkonium oksida untuk prosthetics) karena biokompatibilitas dan resistensi korosi.

Elektronik dan energi

Segel suhu tinggi, komponen tabung vakum, dan sel bahan bakar oksida padat (SOFC).

5. Apa korosi paduan zirkonium?

Mekanisme resistensi korosi

Zirkonium membentuk yang tipis dan patuhZirkonium dioksida (zro₂)Lapisan oksida pasif (setebal 1-5 nm) dalam lingkungan pengoksidasi atau netral, melindungi logam dari serangan lebih lanjut.

Lapisan oksida adalah penyembuhan diri, bahkan dalam mengurangi asam (misalnya, HCl), karena kemampuan zirkonium untuk kembali pijat.

Resistensi terhadap lingkungan tertentu

Asam:

Resistensi yang sangat baik untuk HCl terkonsentrasi (hingga 70% pada 100 derajat) dan H2SO4 (hingga 50% pada 80 derajat).

Kurang tahan terhadap asam hidrofluorat (HF), yang melarutkan lapisan Zro₂.

Basa:

Stabil dalam alkali yang kuat (misalnya, NaOH, KOH) hingga titik didih.

Lingkungan air asin dan laut:

Sangat tahan terhadap retak korosi stres yang diinduksi klorida (SCC), tidak seperti baja tahan karat.

Air suhu tinggi:

In nuclear reactors, zirconium alloys form a protective oxide layer, but prolonged exposure to high-temperature water (e.g., >300 derajat) dapat menyebabkan oksidasi bertahap (misalnya, "reaksi zirkonium-air" dalam skenario kecelakaan, meskipun paduan modern dioptimalkan untuk mengurangi ini).

Keterbatasan Korosi

Penyerapan hidrogen:

Dalam mengurangi lingkungan atau selama pengelasan, zirkonium dapat menyerap hidrogen, yang mengarah kepembentukan hidrida(Zrhx), yang menyebabkan embrittlement.

Oksidasi suhu tinggi:

Di atas ~ 500 derajat di udara, oksidasi berakselerasi, membentuk sisik Zro₂ yang mungkin mengeluarkan.

Pertimbangan khusus paduan:

Kotoran (misalnya, zat besi, aluminium) dalam zirkonium CP dapat mengurangi resistensi korosi. Paduan seperti zirkaloy dikendalikan dengan hati -hati untuk tingkat pengotor.