Циркониевите сплави са твърди разтвори на цирконий или други метали, обща подгрупа с търговската марка Zircaloy. Цирконият има много ниско напречно сечение на абсорбция на топлинни неутрони, висока твърдост, пластичност и устойчивост на корозия.
Защо да изберете нас
Усъвършенствано оборудване
Оборудвани с топене, коване, щамповане, нарязване, машинна обработка и CNC, ние предоставяме процеси за крайните продукти.
Богат опит
С повече от 20 години опит, ние постигаме просперитет с нашите клиенти заедно.
Контрол на качеството
От VIM до продуктите, ние контролираме качеството си от рудите.
Решение на едно гише
Повече от 3 000 тона в наличност и ние доставяме на нашите клиенти незабавно.
Предимства на циркониеви сплави
Висока точка на топене:Циркониевата сплав има висока точка на топене, която може да се използва за обработка и приложение при висока температура.
Устойчивост на корозия:Циркониевите сплави имат отлична устойчивост на корозия и могат да се използват дълго време в тежки среди като силна киселина, силна основа, висока температура и високо налягане, така че те се използват широко в областта на химическата промишленост, морската и ядрената промишленост.
Добра биосъвместимост:Циркониевата сплав няма да предизвика отхвърляне, когато влезе в контакт с биологични тъкани и може да се използва в производството на медицински изделия и изкуствени стави и други медицински материали, с добра биосъвместимост.
Добри механични свойства:Циркониевата сплав има отлични механични свойства, включително висока якост, висока твърдост, висока якост и висока устойчивост на износване и т.н., които могат да се използват за производство на висококачествени механични части и инструменти.
Ниско напречно сечение на абсорбция на топлинни неутрони:Циркониевата сплав има много ниско напречно сечение на абсорбция на термични неутрони, което може да се използва като основни структурни материали за ядрени реактори, като обвивка на гориво, тръби под налягане, стентове и отвори.
За какво се използва циркониевата сплав? Ядрени и други
Атомният номер на циркония е 40, със символа на елемента Zr. Циркониевият елемент има вид на сребрист метал, а плътността му е 6,52 g/cm3. Zr има много малко напречно сечение на адсорбция на неутрони и относително висока точка на топене (1855 градуса или 3371 градуса F), което прави циркония чудесен материал за ядрени силови пръти. През 90-те години около 90% от циркония, произвеждан всяка година, се консумира от ядрената индустрия. Въпреки това, тъй като все повече и повече хора се запознават с Zr и неговото съединение, са намерени повече приложения.
Циркониевият диоксид или цирконийът е много важно циркониево съединение. ZrO2 може да бъде суровина за техническа керамика, която има голяма твърдост и устойчивост на износване. Цирконият може да бъде и под формата на прозрачен кристал и е изключително твърд, като диамантите. По този начин циркониеви елементи могат да бъдат намерени и в евреите, като циркониеви пръстени и циркониеви корони и др.
Циркониевият метал и циркониевите сплави имат предимства в специализирани химически среди - предимно оцетна и солна киселина. Корозионната устойчивост на циркония идва от плътно залепнал оксид, който се образува почти мигновено. В резултат на това цирконият се използва за направата на електродни компоненти, фланцови болтове, тръби и пръти за специални приложения. Циркониевите продукти също имат широко приложение в медицинското оборудване, като например циркониеви импланти.
Установено е също, че материалите на базата на цирконий имат някои специални свойства. Цирконият е бил използван за производството на високотемпературни свръхпроводящи материали и Zr кристалните пръти често се използват като суровина. Циркониевите сплави също се считат за обещаващи материали за търговски аморфен метал, наричан още метално стъкло. В сравнение с обикновените метални материали, аморфният метал няма граници на зърната, което води до по-добра устойчивост на износване и твърдост. Нещо повече, аморфните метали нямат корозия по границите на зърната и могат да бъдат топлинно формовани. За да се постигне аморфно състояние, разтопените сплави трябва да се охладят бързо. Обикновено скоростта трябва да бъде милиони K/s, наскоро разработените сплави на основата на Zr могат да я направят около 1K/s.
Очаква се търсенето на цирконий да се увеличи през следващите години поради търсенето на атомни електроцентрали в световен мащаб. Въпреки това, само няколко големи компании притежават технологията, необходима за производството на циркониеви материали на ядрено ниво, а огромните инвестиции възпрепятстват навлизането на нови играчи. Въпреки че ядрената индустрия все още консумира голяма част от циркония, произвеждан всяка година, приложенията в други области, като например керамиката, бяха разработени бързо през последните десетилетия.
Чистият цирконий е лъскав, сиво-бял, силен преходен метал, който прилича в по-малка степен на хафний и титан. Цирконият се използва главно като огнеупорен и непрозрачен, въпреки че малки количества се използват като легиращ агент за силната му устойчивост на корозия. Цирконият и неговите сплави се използват широко като обвивка на горива за ядрени реактори. Цирконият, легиран с ниобий или калай, има отлични корозионни свойства.
Високата устойчивост на корозия на циркониевите сплави е резултат от естественото образуване на плътен стабилен оксид върху повърхността на метала. Този филм се самолечи. Той расте бавно при температури до приблизително 550 градуса (1020 градуса F) и остава плътно прилепнал. Желаното свойство на тези сплави също е ниско напречно сечение на улавяне на неутрони. Недостатъците на циркония са ниските якостни свойства и ниската устойчивост на топлина, които могат да бъдат елиминирани, например, чрез легиране с ниобий.
Циркониево-ниобиеви сплави. Циркониеви сплави с ниобий се използват като обвивки на горивни елементи на реактори ВВЕР и РБМК. Тези сплави са основният материал на монтажния канал на реактора RBMK. Zr + 1% Nb сплав от тип N-1 E-110 се използва за обвивки на горивни елементи, а Zr + 2.5% Nb сплав от тип E{{5 }} се прилага за тръби от монтажни канали.
Сплави от цирконий и калай. Циркониевите сплави, в които калайът е основен легиращ елемент, осигуряват подобряване на техните механични свойства и са широко разпространени в САЩ. Обща подгрупа има търговската марка Zircaloy. В случай на циркониево-калаени сплави устойчивостта на корозия във вода и пара е намалена, което води до необходимост от допълнително легиране.
Материалът за обвивка за новите конструкции на гориво 17×17 също се основава на циркониево-ниобиеви сплави (напр. оптимизиран материал ZIRLO), за които е доказано, че имат подобрена устойчивост на корозия в сравнение с предишните материали за обвивка на горивото. Оптимизираното ниво на калай осигурява намалена скорост на корозия, като същевременно запазва предимствата на механичната якост и устойчивост на ускорена корозия от необичайни химични условия.
Разходи за цирконий
По отношение на разходите, тези сплави често са избраните материали за топлообменници и тръбопроводни системи за химическата и ядрената промишленост. Цирконият е страничен продукт от добива и обработката на титанови минерали и добива на калай. От 2003 г. до 2007 г., докато цените на минерала циркон стабилно се увеличават от $360 до $840 на тон, цената на необработения метален цирконий намалява от $39 900 на $22 700 на тон. Металът цирконий е много по-скъп от циркона, тъй като процесите на редукция са скъпи. Всички разходи варират значително с определена чистота.
Производство на цирконий
Производството на метален цирконий изисква специални техники поради специфичните химични свойства на циркония. Повечето Zr метали се произвеждат от циркон (ZrSiO4) чрез редуциране на циркониевия хлорид с магнезий в процеса на Kroll. Ключовата характеристика на процеса Kroll е редуцирането на циркониевия хлорид до метален цирконий чрез магнезий. Търговският неядрен цирконий обикновено съдържа 1–5% хафний, чието напречно сечение на абсорбция на неутрони е 600x това на циркония. Хафният трябва да бъде почти напълно отстранен (намален до < 0,02% от сплавта) за реакторни приложения.
Циркониеви сплави в ядрената промишленост
Горивната обвивка обикновено има вътрешен радиус rZr,2=0.408 cm и външен радиус rZr,1=0.465 cm.
Обвивката на горивото е външният слой на горивните пръти, стоящ между охлаждащата течност на реактора и ядреното гориво (т.е. горивните пелети). Изработен е от устойчив на корозия материал с ниско напречно сечение на абсорбция на топлинни неутрони (~ 0.18 × 10–24 cm2), обикновено циркониева сплав. Горивната обвивка обикновено има вътрешен радиус rZr,2=0.408 cm и външен радиус rZr,1=0.465 cm. В сравнение с горивните пелети, в горивната обвивка почти няма генериране на топлина (обвивката се нагрява леко от радиация). Цялата топлина, генерирана в горивото, трябва да бъде прехвърлена чрез проводимост през обвивката; следователно вътрешната повърхност е по-гореща от външната.
Типичният състав на циркониеви сплави с ядрен клас е повече от 95 процента цирконий и по-малко от 2% калай, ниобий, желязо, хром, никел и други метали, които се добавят за подобряване на механичните свойства и устойчивостта на корозия. Към днешна дата най-често използваната сплав в PWR е Zircaloy 4. В момента обаче тя се заменя от нови сплави на базата на цирконий-ниобий, показващи по-добра устойчивост на корозия. Максималната температура, при която могат да се използват циркониеви сплави в реактори с водно охлаждане, зависи от тяхната устойчивост на корозия. Най-често срещаните циркониеви сплави, Zircaloy-2 и Zircaloy-4, съдържат силните стабилизатори калай и кислород плюс стабилизаторите желязо, хром и никел.
Сплавите от типа Zircalloy, в които калайът е основният легиращ елемент, подобряващ техните механични свойства, имат широко разпространение в световен мащаб. В този случай обаче се наблюдава намаляване на устойчивостта на корозия във вода и пара, което води до необходимост от допълнително легиране. Подобрението, предизвикано от добавката ниобий, вероятно включва различен механизъм. Високата устойчивост на корозия на легираните с ниобий метали във вода и пара при температури от 400–550 градуса се дължи на способността им да пасивират с образуването на защитни филми.
Окисляване на циркониеви сплави
Окислението на циркониеви сплави е един от най-изследваните процеси в ядрената индустрия. Окислителната реакция на цирконий с вода освобождава водороден газ, който частично дифундира в сплавта и образува циркониеви хидриди. Хидридите са по-малко плътни и са по-слаби механично от сплавта; тяхното образуване води до образуване на мехури и напукване на обвивката – явление, известно като водородна крехкост. Въпреки че много от тези доклади са написани за справяне с реакцията на гориво и пара с циркониеви сплави в случай на ядрена авария, все още има значителен брой доклади, занимаващи се с окисляването на циркониеви сплави при умерени температури от около 800 К и по-ниски. .
Бъдещ потенциал и развитие на циркониевата сплав
Тъй като индустриите с цирконий и продукти от циркониеви сплави разширяват границите си, циркониевата сплав се очертава като ключов играч в оформянето на бъдещето на индустриалните приложения. Със своята изключителна устойчивост на корозия и устойчивост на висока температура, циркониеви сплави проправят пътя за новаторски иновации в различни сектори.
Продължаващите усилия за научноизследователска и развойна дейност в технологията на циркониевата сплав стимулират напредъка в космическата, ядрената енергетика и химическата промишленост. Инженерите проучват нови начини за подобряване на здравината и издръжливостта на циркониеви сплави, отваряйки врати за още по-разнообразни приложения.
В допълнение към механичните свойства, биосъвместимостта на циркониевата сплав я прави привлекателна опция за медицински импланти и устройства. Потенциалът за по-нататъшен растеж в тази област е обещаващ, тъй като изследователите се задълбочават в оптимизирането на циркониеви сплави за биомедицински цели.
С непрекъснати подобрения и открития на хоризонта, бъдещето на циркониевата сплав изглежда светло, тъй като тя продължава да революционизира индустриалните процеси и да движи иновациите напред.
Използването на продукти от циркониеви сплави в индустриални приложения предлага множество предимства, които го правят силно желан материал за различни индустрии. Със своята изключителна устойчивост на корозия, устойчивост при висока температура и биосъвместимост, циркониевите сплави са готови да играят все по-важна роля в оформянето на бъдещето на промишленото производство и технологиите.
Тъй като напредъкът продължава да се прави в разработването и приложението на продукти от циркониеви сплави, можем да очакваме да видим още по-големи иновации и напредък в индустрии, вариращи от космическата индустрия и здравеопазването до производството на ядрена енергия. Гъвкавостта и надеждността на циркониевите сплави ги прави ценен актив за разширяване на границите на възможното в индустриалните процеси.
Използвайки уникалните свойства на циркониевите сплави, производителите могат да подобрят производителността, да подобрят ефективността, да намалят разходите за поддръжка и в крайна сметка да постигнат успех в съответните им области. Докато гледаме към бъдещето, е ясно, че продуктите от циркониеви сплави ще продължат да бъдат в челните редици на авангардни индустриални приложения в световен мащаб.
Циркониеви сплави за посрещане на изискванията на материалите в синтеза
Материали и дизайн на термоядрения реактор
Ядреният синтез е широко изследван през последните години поради способността му да създава чиста енергия без разпространението на радиоактивни странични продукти. При синтеза два елемента се сливат заедно, за да освободят енергия. Понастоящем най-добрият кандидат за синтез е реакцията деутерий-тритий. Деутерият и тритият са два изотопа на водорода, които при сливане създават хелий, свободни неутрони и енергия. В момента проектите, които се оценяват за термоядрени реактори, са DEMO, STEP и ITER.
В термоядрения реактор предизвикателствата за неутронната ефективност са различни от реакциите на делене. Тритият трябва постоянно да се допълва, за да се поддържа дългосрочната ефективност на реакцията на синтез. Това се постига чрез размножаване на трития чрез нееластично разсейване на неутрони. Тъй като реакциите протичат при повишени температури и са обект на термично пълзене, са необходими материали, които могат да работят добре при повишени температури, като същевременно поддържат ниско напречно сечение на топлинни неутрони.
Изборът на материали с превъзходни структурни и топлинни свойства е от съществено значение за безопасното и оптимално проектиране на компонентите на термоядрения реактор. Ключов елемент от дизайна на реактора за термоядрен синтез е одеялото за размножаване, което предпазва инструментите на реактора от радиация. Одеялата за размножаване са съставени от набор от модули, които покриват вътрешността на съда на термоядрения реактор и трябва да издържат на екстремни температури и интензивни неутронни потоци. Освен това осигурява максимална ефективност на реактора.
Материалите, които са били изследвани като кандидати за дизайн на развъдник, включват сплави и композити на основата на ванадий, желязо, силиций и хром. Последните проучвания показват, че цирконият (Zr) е благоприятен кандидат, ако се използва като структурен материал в първата стена на размножителното одеяло в подобен на DEMO реактор.
Предимства на циркония
Цирконият вече се използва като материал в приложения за реактори на делене от около шест десетилетия. Днес много циркониеви сплави се използват като горивни обвивки и възли в реактори за делене на лека вода. Обичайните сплави включват Zr-2.5, ZIRLOTM и Zircaloy-2 и –4. Успехът на тези сплави до голяма степен се дължи на малкото напречно сечение на тяхната абсорбция на топлинни неутрони в сравнение с други елементи от структурни материали.
Предимството на малкото напречно сечение на поглъщане на топлинни неутрони е, че то позволява по-голяма наличност на неутрони, което поддържа критичността на реакцията на делене. Други материали се нуждаят от допълнително обогатяване, което може да бъде финансово скъпо. Въпреки това, тъй като реакциите на синтез протичат при повишени температури и има присъщо термично пълзене, което възниква по време на работа, настоящите циркониеви сплави са недостатъчни.
Проучване на текущите циркониеви сплави и решаване на проблеми
В изследването, публикувано в Journal of Nuclear Materials, авторите са изследвали няколко налични в момента циркониеви сплави, включително бинарни сплави като Zr-V и Zr-Si сплави, както и сплави от по-висок порядък като Zr-Nb-Ti и Zr-Mo-Sn. Беше направено заключението, че с по-нататъшни изследвания сплавите от по-висок порядък могат да покажат изгодни термични и структурни свойства (като здравина и пластичност), като същевременно поддържат ниско напречно сечение на топлинни неутрони.
Понастоящем обаче има непълни данни за ефективността на тези сплави при повишени температури, които възникват по време на работа. В термоядрения реактор температурите могат лесно да достигнат до 500-700 oC. Всеки структурен материал, съставен от циркониеви сплави, се очаква да покаже превъзходни термични и механични свойства, когато се използва в течни метали или охлаждани с хелий размножителни одеала.
Изследвайки наличните в момента циркониеви сплави, авторите стигнаха до заключението, че използването на Zr-4 като структурен материал за размножаващо покритие значително ще подобри коефициента на размножаване на тритий. Въпреки че това е значително по-добро от други кандидати като V-4Cr-4Ti, все още има проблеми със здравината, устойчивостта на термично пълзене и свойствата на умора при повишени температури. Освен това примесите могат да причинят проблеми с крехкостта, улеснявайки необходимостта от бариерни покрития.
Нашата фабрика
Разположена в Baoji, провинция Shaanxi, известна като Китайската титанова долина, Baoji West Titanium Materials Co., Ltd (West-Ti) е създадена през 2019 г. с регистриран капитал от 60 милиона юана. Компанията беше обединена с Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd. и Baoji Overflow Industrial Co., Ltd, като и двете компании имат повече от 20 години опит в титановата индустрия. През 2019 г. съвместно създаденият бизнес на Baoji West Titanium Materials Co., Ltd обхваща обработката и продажбите на редки метали като титанови рулони, плочи, пръти, телове и титаниеви изковки.
ЧЗВ
Като един от най-професионалните производители и доставчици на циркониеви сплави в Китай, ние се отличаваме с качествени продукти и конкурентна цена. Бъдете свободни да закупите циркониева сплав за продажба тук и да получите оферта от нашата фабрика. Свържете се с нас за персонализирано обслужване.
Титанови велосипедни болтове, Титан и фитинги, Набор от титанови болтове