Zirkóniové zliatiny sú tuhé roztoky zirkónu alebo iných kovov, čo je spoločná podskupina s obchodnou značkou Zircaloy. Zirkónium má veľmi nízky absorpčný prierez tepelných neutrónov, vysokú tvrdosť, ťažnosť a odolnosť proti korózii.
prečo si vybrať nás
Pokročilé vybavenie
Vybavené tavením, kovaním, razením, rezaním, obrábaním a CNC, zabezpečujeme procesy pre finálne produkty.
Bohaté skúsenosti
S viac ako 20-ročnými skúsenosťami spoločne dosahujeme prosperitu s našimi klientmi.
Kontrola kvality
Od VIM po produkty kontrolujeme našu kvalitu od rúd.
Riešenie na jednom mieste
Viac ako 3,{1}} ton na sklade a našim klientom ich doručujeme okamžite.
Výhody zliatin zirkónia
Vysoká teplota topenia:Zirkónová zliatina má vysoký bod topenia, ktorý možno použiť na spracovanie a aplikáciu v prostredí s vysokou teplotou.
Odolnosť proti korózii:Zirkóniové zliatiny majú vynikajúcu odolnosť proti korózii a môžu sa dlhodobo používať v drsných prostrediach, ako sú silné kyseliny, silné zásady, vysoká teplota a vysoký tlak, takže sú široko používané v oblastiach chemického priemyslu, námorného a jadrového priemyslu.
Dobrá biokompatibilita:Zirkónová zliatina nespôsobí odmietnutie, keď príde do kontaktu s biologickými tkanivami, a môže byť použitá pri výrobe zdravotníckych pomôcok a umelých kĺbov a iných medicínskych materiálov s dobrou biokompatibilitou.
Dobré mechanické vlastnosti:Zirkónová zliatina má vynikajúce mechanické vlastnosti, vrátane vysokej pevnosti, vysokej tvrdosti, vysokej húževnatosti a vysokej odolnosti proti opotrebeniu atď., ktoré možno použiť na výrobu vysoko kvalitných mechanických dielov a nástrojov.
Nízky prierez absorpcie tepelných neutrónov:Zirkónová zliatina má veľmi nízky prierez absorpcie tepelných neutrónov, čo môže byť použité ako konštrukčné materiály jadra pre jadrové reaktory, ako sú palivové plášte, tlakové trubice, stenty a trubice s otvormi.
Na čo sa používa zliatina zirkónia? Jadrové a ďalšie
Atómové číslo zirkónu je 40 so symbolom prvku Zr. Zirkónový prvok má vzhľad striebristého kovu a hustota je 6,52 g/cm3. Zr má veľmi malý adsorpčný prierez neutrónov a relatívne vysoký bod topenia (1855 stupňov alebo 3371 stupňov F), vďaka čomu je zirkónium skvelým materiálom pre jadrové energetické tyče. V 90. rokoch 20. storočia asi 90 % zirkónu vyrobeného každý rok spotreboval jadrový priemysel. Ako sa však so Zr a jeho zlúčeninou zoznamuje stále viac ľudí, našlo sa viac aplikácií.
Oxid zirkoničitý alebo oxid zirkoničitý je veľmi dôležitá zlúčenina zirkónia. ZrO2 môže byť surovinou pre technickú keramiku, ktorá má veľkú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu. Zirkón môže byť aj vo forme priehľadného kryštálu a je extrémne tvrdý ako diamanty. Zirkónové prvky teda možno nájsť aj v židovstve, ako sú zirkónové prstene a zirkónové korunky atď.
Kovový zirkón a zliatiny zirkónu majú výhody v špecializovaných chemických prostrediach – predovšetkým v kyseline octovej a chlorovodíkovej. Odolnosť zirkónu proti korózii pochádza z pevne priľnutého oxidu, ktorý sa tvorí takmer okamžite. V dôsledku toho sa zirkónium používa na výrobu komponentov elektród, prírubových skrutiek, rúrok a tyčí pre špeciálne aplikácie. Zirkónové produkty majú tiež široké uplatnenie v zdravotníckych zariadeniach, ako sú zirkónové implantáty.
Zistilo sa tiež, že materiály na báze zirkónu majú niektoré špeciálne vlastnosti. Zirkónium sa používa na výrobu vysokoteplotných supravodivých materiálov a kryštálové tyčinky Zr sa často používajú ako surovina. Zliatiny zirkónu sa tiež považujú za sľubné materiály pre komerčný amorfný kov, nazývaný aj kovové sklo. V porovnaní s bežnými kovovými materiálmi nemá amorfný kov hranice zŕn, čo vedie k lepšej odolnosti proti opotrebovaniu a tvrdosti. Amorfné kovy navyše nemajú koróziu na hraniciach zŕn a môžu byť tepelne tvarované. Aby sa dosiahol amorfný stav, roztavené zliatiny sa musia rýchlo ochladiť. Zvyčajne musí byť rýchlosť milióny K/s, nedávno vyvinuté zliatiny na báze Zr by to mohli dosiahnuť približne 1K/s.
Predpokladá sa, že dopyt po zirkóne sa v nasledujúcich rokoch zvýši v dôsledku celosvetového dopytu po jadrových elektrárňach. Len niekoľko veľkých spoločností však vlastní technológiu potrebnú na výrobu materiálov zirkónia na jadrovej úrovni a obrovské investície bránia vstupu nových hráčov. Hoci jadrový priemysel stále spotrebováva veľkú časť každoročne vyrobeného zirkónu, v posledných desaťročiach sa rýchlo rozvíjali aplikácie v iných oblastiach, ako je keramika.
Čisté zirkónium je lesklý, sivobiely, silný prechodový kov, ktorý sa v menšej miere podobá hafniu a titánu. Zirkónium sa používa hlavne ako žiaruvzdorný materiál a zakaľovacie činidlo, hoci malé množstvá sa používajú ako legovacie činidlo pre jeho silnú odolnosť proti korózii. Zirkónium a jeho zliatiny sa vo veľkej miere používajú ako obklady palív jadrových reaktorov. Zirkón legovaný nióbom alebo cínom má vynikajúce korózne vlastnosti.
Vysoká odolnosť zliatin zirkónia proti korózii vyplýva z prirodzenej tvorby hustého stabilného oxidu na povrchu kovu. Tento film je samoliečiaci. Rastie pomaly pri teplotách do približne 550 stupňov (1020 stupňov F) a zostáva pevne priľnavý. Požadovanou vlastnosťou týchto zliatin je tiež nízky prierez zachytávajúci neutróny. Nevýhodou zirkónu sú nízke pevnostné vlastnosti a nízka tepelná odolnosť, čo sa dá eliminovať napríklad legovaním nióbom.
Zirkónium – zliatiny nióbu. Zliatiny zirkónu s nióbom sa používajú ako obklady palivových článkov reaktorov VVER a RBMK. Tieto zliatiny sú základným materiálom montážneho kanála reaktora RBMK. Zliatina Zr + 1% Nb typu N-1 E-110 sa používa na opláštenie palivových článkov a zliatina Zr + 2,5 % Nb typu E{{5 }} sa používa pre rúrky montážnych kanálov.
Zirkónium – zliatiny cínu. Zliatiny zirkónu, v ktorých je cín základným legujúcim prvkom, zlepšujú ich mechanické vlastnosti a sú v USA rozšírené. Spoločná podskupina má ochrannú známku Zircaloy. V prípade zliatin zirkónia a cínu je odolnosť voči korózii vo vode a pare znížená, čo vedie k potrebe dodatočného legovania.
Obkladový materiál pre nové palivové konštrukcie 17×17 je tiež založený na zliatinách zirkónia a nióbu (napr. optimalizovaný materiál ZIRLO), u ktorých sa preukázala lepšia odolnosť proti korózii v porovnaní s predchádzajúcimi palivovými obalovými materiálmi. Optimalizovaná hladina cínu poskytuje zníženú rýchlosť korózie pri zachovaní výhod mechanickej pevnosti a odolnosti voči zrýchlenej korózii z abnormálnych chemických podmienok.
Náklady na zirkónium
Pokiaľ ide o náklady, tieto zliatiny sú často materiálmi pre tepelné výmenníky a potrubné systémy pre chemický a jadrový priemysel. Zirkónium je vedľajším produktom ťažby a spracovania titánových minerálov a ťažby cínu. Od roku 2003 do roku 2007, zatiaľ čo ceny minerálneho zirkónu neustále rástli z 360 USD na 840 USD za tonu, cena surového zirkónového kovu klesla z 39 900 USD na 22 700 USD za tonu. Kovový zirkón je oveľa drahší ako zirkón, pretože redukčné procesy sú nákladné. Všetky náklady sa výrazne líšia s určitou čistotou.
Výroba zirkónu
Výroba kovového zirkónia vyžaduje špeciálne techniky v dôsledku špecifických chemických vlastností zirkónu. Väčšina kovu Zr sa vyrába zo zirkónu (ZrSiO4) redukciou chloridu zirkónia kovovým horčíkom v procese Kroll. Kľúčovým znakom procesu Kroll je redukcia chloridu zirkoničitého na kovové zirkónium horčíkom. Komerčné zirkónium nejadrovej kvality zvyčajne obsahuje 1–5 % hafnia, ktorého prierez absorpcie neutrónov je 600-krát väčší ako prierez zirkónu. Hafnium sa musí takmer úplne odstrániť (redukovať na < 0,02 % zliatiny) pre reaktorové aplikácie.
Zliatiny zirkónia v jadrovom priemysle
Plášť paliva má zvyčajne vnútorný polomer rZr,2=0,408 cm a vonkajší polomer rZr,1=0,465 cm.
Palivový plášť je vonkajšia vrstva palivových tyčí, ktorá sa nachádza medzi chladivom reaktora a jadrovým palivom (tj palivové pelety). Je vyrobený z materiálu odolného voči korózii s nízkym absorpčným prierezom pre tepelné neutróny (~ 0.18 × 10–24 cm2), zvyčajne zo zliatiny zirkónu. Plášť paliva má zvyčajne vnútorný polomer rZr,2=0,408 cm a vonkajší polomer rZr,1=0,465 cm. V porovnaní s palivovou peletou nedochádza v palivovom plášti takmer k žiadnemu vývinu tepla (plášť je mierne ohrievaný sálaním). Všetko teplo vznikajúce v palive sa musí prenášať vedením cez plášť; preto je vnútorný povrch teplejší ako vonkajší povrch.
Typické zloženie zliatin zirkónia jadrovej kvality obsahuje viac ako 95 percent zirkónu a menej ako 2 % cínu, nióbu, železa, chrómu, niklu a iných kovov, ktoré sa pridávajú na zlepšenie mechanických vlastností a odolnosti proti korózii. Doteraz bola najbežnejšie používanou zliatinou v PWR Zircaloy 4. V súčasnosti sa však nahrádza novými zliatinami na báze zirkónu a nióbu, ktoré vykazujú lepšiu odolnosť proti korózii. Maximálna teplota, pri ktorej je možné použiť zliatiny zirkónia vo vodou chladených reaktoroch, závisí od ich odolnosti voči korózii. Najbežnejšie zliatiny zirkónia, Zircaloy{6}} a Zircaloy-4, obsahujú silné stabilizátory cín a kyslík, plus stabilizátory železo, chróm a nikel.
Zliatiny typu Zircalloy, v ktorých je cín základným legujúcim prvkom, ktorý zlepšuje ich mechanické vlastnosti, sú celosvetovo široké. V tomto prípade však dochádza k zníženiu odolnosti voči korózii vo vode a pare, čo vedie k potrebe dodatočného legovania. Zlepšenie spôsobené aditívom nióbu pravdepodobne zahŕňa iný mechanizmus. Vysoká odolnosť kovov legovaných nióbom vo vode a pare pri teplotách 400–550 stupňov je spôsobená ich schopnosťou pasivácie s tvorbou ochranných filmov.
Oxidácia zliatin zirkónia
Oxidácia zliatin zirkónia je jedným z najviac študovaných procesov v jadrovom priemysle. Oxidačná reakcia zirkónu s vodou uvoľňuje plynný vodík, ktorý čiastočne difunduje do zliatiny a vytvára hydridy zirkónia. Hydridy sú menej husté a sú mechanicky slabšie ako zliatina; ich tvorba má za následok pľuzgiere a praskanie plášťa – jav známy ako vodíkové skrehnutie. Zatiaľ čo mnohé z týchto správ sú napísané s cieľom riešiť reakciu paliva a pary so zliatinami zirkónia v prípade jadrovej havárie, stále existuje značný počet správ zaoberajúcich sa oxidáciou zliatin zirkónia pri miernych teplotách okolo 800 K a nižších. .
Budúci potenciál a vývoj zliatiny zirkónia
Keďže priemyselné odvetvia zirkónium a výrobky zo zliatiny zirkónia posúvajú hranice, zliatina zirkónia sa stáva kľúčovým hráčom pri formovaní budúcnosti priemyselných aplikácií. Vďaka svojej výnimočnej odolnosti proti korózii a vysokej teplotnej stabilite dláždia zliatiny zirkónu cestu prevratným inováciám v rôznych odvetviach.
Pokračujúce snahy o výskum a vývoj v technológii zliatiny zirkónia podporujú pokroky v leteckom a kozmickom priemysle, jadrovej energetike a chemickom priemysle. Inžinieri skúmajú nové spôsoby zvýšenia pevnosti a odolnosti zliatin zirkónia, čím sa otvárajú dvere pre ešte rozmanitejšie aplikácie.
Okrem mechanických vlastností je biokompatibilita zliatiny zirkónia atraktívnou voľbou pre lekárske implantáty a zariadenia. Potenciál ďalšieho rastu v tejto oblasti je sľubný, keďže výskumníci sa hlbšie zaoberajú optimalizáciou zliatin zirkónia na biomedicínske účely.
S neustálymi vylepšeniami a objavmi na obzore vyzerá budúcnosť zirkóniovej zliatiny jasne, pretože naďalej prináša revolúciu v priemyselných procesoch a posúva inovácie vpred.
Použitie produktov zo zliatiny zirkónia v priemyselných aplikáciách ponúka množstvo výhod, ktoré z nich robia veľmi žiadaný materiál pre rôzne priemyselné odvetvia. Vďaka svojej výnimočnej odolnosti proti korózii, pevnosti pri vysokých teplotách a biokompatibilite sú zliatiny zirkónia pripravené hrať čoraz významnejšiu úlohu pri formovaní budúcnosti priemyselnej výroby a technológie.
Keďže pokrok vo vývoji a aplikácii produktov zo zliatiny zirkónia pokračuje, môžeme očakávať ešte väčšie inovácie a pokrok v odvetviach od letectva a zdravotníctva až po výrobu jadrovej energie. Všestrannosť a spoľahlivosť zliatin zirkónia z nich robí cenný prínos pri posúvaní hraníc toho, čo je možné v rámci priemyselných procesov.
Využitím jedinečných vlastností zliatin zirkónia môžu výrobcovia zvýšiť výkon, zlepšiť efektivitu, znížiť náklady na údržbu a v konečnom dôsledku dosiahnuť úspech vo svojich príslušných oblastiach. Keď sa pozeráme do budúcnosti, je jasné, že výrobky zo zliatiny zirkónu budú aj naďalej celosvetovo na čele špičkových priemyselných aplikácií.
Zliatiny zirkónu spĺňajú požiadavky na materiály v oblasti fúzie
Materiály a konštrukcia fúzneho reaktora
Jadrová fúzia bola v posledných rokoch intenzívne skúmaná kvôli jej schopnosti vytvárať čistú energiu bez šírenia rádioaktívnych vedľajších produktov. Pri fúzii sa dva prvky spájajú, aby sa uvoľnila energia. V súčasnosti je najlepším kandidátom na fúziu reakcia deutérium-trícium. Deutérium a trícium sú dva izotopy vodíka, ktoré pri fúzii vytvárajú hélium, voľné neutróny a energiu. V súčasnosti sa pre fúzne reaktory hodnotia návrhy DEMO, STEP a ITER.
Vo fúznom reaktore sú výzvy účinnosti neutrónov odlišné od štiepnych reakcií. Trícium sa musí neustále dopĺňať, aby sa udržala dlhodobá účinnosť fúznej reakcie. Toto sa dosahuje množením trícia prostredníctvom nepružného rozptylu neutrónov. Keďže reakcie prebiehajú pri zvýšených teplotách a podliehajú tepelnému tečeniu, sú potrebné materiály, ktoré môžu dobre fungovať pri zvýšených teplotách pri zachovaní nízkeho prierezu tepelných neutrónov.
Výber materiálov s vynikajúcimi štrukturálnymi a tepelnými vlastnosťami je nevyhnutný pre bezpečný a optimálny návrh komponentov fúzneho reaktora. Kľúčovým prvkom konštrukcie fúzneho reaktora je množiteľský kryt, ktorý chráni nástroje reaktora pred žiarením. Chovateľské prikrývky sa skladajú zo sady modulov, ktoré pokrývajú vnútro nádoby fúzneho reaktora a musia odolávať extrémnym teplotám a intenzívnym tokom neutrónov. Okrem toho zaisťuje maximálnu účinnosť reaktora.
Materiály, ktoré boli skúmané ako kandidáti na dizajn šľachtiteľskej prikrývky, zahŕňajú zliatiny a kompozity na báze vanádu, železa, kremíka a chrómu. Nedávne štúdie ukázali, že zirkónium (Zr) je výhodným kandidátom, ak sa použije ako konštrukčný materiál v prvej stene množiteľskej vrstvy v reaktore typu DEMO.
Výhody zirkónu
Zirkónium sa už približne šesť desaťročí používa ako materiál v aplikáciách štiepnych reaktorov. Dnes sa mnohé zliatiny zirkónia používajú ako palivové plášte a zostavy v ľahkovodných štiepnych reaktoroch. Bežné zliatiny zahŕňajú Zr-2.5, ZIRLOTM a Zircaloy-2 a –4. Úspech týchto zliatin bol do značnej miery spôsobený malým prierezom ich absorpcie tepelných neutrónov v porovnaní s inými konštrukčnými materiálovými prvkami.
Výhodou malého absorpčného prierezu tepelných neutrónov je, že umožňuje vyššiu dostupnosť neutrónov, čo udržuje kritickosť štiepnej reakcie. Ostatné materiály potrebujú ďalšie obohatenie, čo môže byť finančne nákladné. Keďže však fúzne reakcie prebiehajú pri zvýšených teplotách a počas prevádzky dochádza k prirodzenému tepelnému tečeniu, súčasné zliatiny zirkónu sú nedostatočné.
Skúmanie súčasných zliatin zirkónia a riešenie problémov
V štúdii publikovanej v Journal of Nuclear Materials autori skúmali niekoľko v súčasnosti komerčne dostupných zliatin zirkónia vrátane binárnych zliatin, ako sú zliatiny Zr-V a Zr-Si, ako aj zliatiny vyššieho rádu, ako je Zr-Nb-Ti a Zr-Mo-Sn. Dospelo sa k záveru, že s ďalším výskumom by zliatiny vyššieho rádu mohli vykazovať výhodné tepelné a štrukturálne vlastnosti (ako je pevnosť a ťažnosť) pri zachovaní nízkeho prierezu tepelných neutrónov.
V súčasnosti však existujú neúplné údaje o vlastnostiach týchto zliatin pri zvýšených teplotách, ktoré sa vyskytujú počas prevádzky. Vo fúznom reaktore môžu teploty ľahko dosiahnuť až 500-700 oC. Očakávalo by sa, že akýkoľvek konštrukčný materiál zložený zo zliatin zirkónia bude vykazovať vynikajúce tepelné a mechanické vlastnosti, keď sa použije v tekutých kovoch alebo héliom chladených prikrývkach.
Skúmaním v súčasnosti dostupných zliatin zirkónia autori dospeli k záveru, že použitie Zr-4 ako šľachtiteľského krycieho konštrukčného materiálu by výrazne zlepšilo pomer šľachtenia trícia. Aj keď je to výrazne lepšie ako u iných kandidátov, ako je V-4Cr-4Ti, stále existujú problémy s pevnosťou, tepelnou odolnosťou voči tečeniu a únavovými vlastnosťami pri zvýšených teplotách. Nečistoty môžu navyše spôsobiť problémy s krehnutím, čo uľahčuje potrebu bariérových povlakov.
Naša továreň
Spoločnosť Baoji West Titanium Materials Co., Ltd (West-Ti), ktorá sa nachádza v Baoji v provincii Shaanxi, známej ako čínske údolie titánu, bola založená v roku 2019 so základným imaním 60 miliónov juanov. Spoločnosť bola zlúčená s Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd. a Baoji Overflow Industrial Co., Ltd, obe spoločnosti majú viac ako 20-ročné skúsenosti v titánovom priemysle. V roku 2019 spoločne založená spoločnosť Baoji West Titanium Materials Co., Ltd pokrýva spracovanie a predaj vzácnych kovov, ako sú titánové cievky, platne, tyče, drôty a titánové kovanie.
FAQ
Ako jeden z najprofesionálnejších výrobcov a dodávateľov zliatiny zirkónia v Číne sa vyznačujeme kvalitnými výrobkami a konkurencieschopnou cenou. Môžete si tu kúpiť zliatinu zirkónia na predaj a získať cenovú ponuku z našej továrne. Kontaktujte nás pre prispôsobené služby.
Castiek na železné a netropenie, titánový bicykel súprava, Používa sa ferro titán