A cirkóniumötvözetek cirkónium vagy más fémek szilárd oldatai, amelyek közös alcsoportja a Zircaloy védjegy. A cirkóniumnak nagyon alacsony a hőneutronjainak abszorpciós keresztmetszete, nagy a keménysége, rugalmassága és korrózióállósága.
Miért válasszon minket
Speciális berendezések
Az olvasztással, kovácsolással, bélyegzéssel, hasítással, megmunkálással és CNC-vel felszerelve folyamatokat biztosítunk a végtermékekhez.
Gazdag tapasztalat
Több mint 20 éves tapasztalatunkkal ügyfeleinkkel együtt érjük el a boldogulást.
Minőség ellenőrzés
A VIM-től a termékekig az ércekből irányítjuk minőségünket.
Egyablakos megoldás
Több mint 3,000 tonna van raktáron, és azonnal kiszállítjuk ügyfeleinknek.
A cirkóniumötvözetek előnyei
Magas olvadáspont:A cirkóniumötvözet magas olvadásponttal rendelkezik, amely magas hőmérsékletű környezetben használható feldolgozásra és alkalmazásra.
Korrozióállóság:A cirkóniumötvözetek kiváló korrózióállósággal rendelkeznek, és hosszú ideig használhatók zord környezetben, mint például erős sav, erős lúg, magas hőmérséklet és nagy nyomás, ezért széles körben használják a vegyipar, a tengeri és a nukleáris ipar területén.
Jó biokompatibilitás:A cirkóniumötvözet nem okoz kilökődést, ha biológiai szövetekkel érintkezik, és jó biokompatibilitás mellett felhasználható orvosi eszközök és műízületek és egyéb gyógyászati anyagok gyártásához.
Jó mechanikai tulajdonságok:A cirkóniumötvözet kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a nagy szilárdságot, nagy keménységet, nagy szívósságot és nagy kopásállóságot stb., amelyek kiváló minőségű mechanikai alkatrészek és szerszámok gyártására használhatók.
Alacsony termikus neutronelnyelési keresztmetszet:A cirkóniumötvözet nagyon alacsony termikus neutronabszorpciós keresztmetszettel rendelkezik, amely nukleáris reaktorok magszerkezeti anyagaként használható, mint például üzemanyagburkolat, nyomócsövek, sztentek és nyílásos csövek.
Mire használható a cirkóniumötvözet? Nukleáris és egyebek
A cirkónium rendszáma 40, az elem szimbóluma Zr. A cirkónium elem ezüstös fém megjelenésű, sűrűsége 6,52 g/cm3. A Zr-nek nagyon kicsi a neutronadszorpciós keresztmetszete és viszonylag magas olvadáspontja (1855 fok vagy 3371 fok F), így a cirkónium kiváló anyag az atomerőműves rudak számára. Az 1990-es években az évente előállított cirkónium mintegy 90%-át a nukleáris ipar fogyasztotta el. Ahogy azonban egyre többen ismerkednek meg a Zr-vel és vegyületével, egyre több alkalmazást találtak.
A cirkónium-dioxid vagy cirkónium-oxid egy nagyon fontos cirkóniumvegyület. A ZrO2 nagy keménységű és kopásállóságú műszaki kerámiák alapanyaga lehet. A cirkónium átlátszó kristály formájában is lehet, és rendkívül kemény, mint a gyémánt. Így a zsidóknál is megtalálhatók cirkónium elemek, például cirkóniumgyűrűk és cirkóniumkoronák stb.
A fém cirkónium és a cirkóniumötvözetek előnyei speciális kémiai környezetben – elsősorban ecetsavban és sósavban – vannak. A cirkónium korrózióállósága egy szorosan tapadó oxidból származik, amely szinte azonnal képződik. Ennek eredményeként a cirkóniumot elektródaelemek, karimás csavarok, csövek és rudak készítésére használták speciális alkalmazásokhoz. A cirkónium termékek széles körben alkalmazhatók orvosi berendezésekben is, például cirkónium implantátumokban.
A cirkónium alapú anyagoknak is vannak különleges tulajdonságai. A cirkóniumot magas hőmérsékletű szupravezető anyagok előállítására használták, és gyakran használnak Zr kristályrudat nyersanyagként. A cirkóniumötvözetek szintén ígéretes anyagok a kereskedelmi forgalomban lévő amorf fémek, más néven fémüvegek számára. A hagyományos fémanyagokhoz képest az amorf fémnek nincsenek szemcsehatárai, ami jobb kopásállóságot és keménységet eredményez. Ráadásul az amorf fémeknek nincs szemcsehatár-korróziója, és hőképződhetnek. Az amorf állapot eléréséhez az olvadt ötvözeteket gyorsan le kell hűteni. A sebesség általában több millió K/s kell, hogy legyen, a nemrég kifejlesztett Zr alapú ötvözetek kb.
Az előrejelzések szerint a cirkónium iránti kereslet az elkövetkező években növekedni fog az atomerőművek iránti kereslet miatt világszerte. A nukleáris szintű cirkónium anyagok előállításához szükséges technológiával azonban csak néhány nagyvállalat rendelkezik, és a hatalmas beruházás akadályozza az új szereplők megjelenését. Bár a nukleáris ipar továbbra is felhasználja az évente előállított cirkónium nagy részét, az elmúlt évtizedekben gyorsan fejlődtek az alkalmazások más területeken, például a kerámiában.
A tiszta cirkónium egy fényes, szürkésfehér, erős átmeneti fém, amely kevésbé hasonlít a hafniumra és a titánra. A cirkóniumot főként tűzálló és homályosító anyagként használják, bár kis mennyiségben ötvözőanyagként használják erős korrózióállósága miatt. A cirkóniumot és ötvözeteit széles körben használják az atomreaktorok fűtőanyagainak burkolataként. A nióbiummal vagy ónnal ötvözött cirkónium kiváló korróziós tulajdonságokkal rendelkezik.
A cirkóniumötvözetek magas korrózióállósága a fém felületén egy sűrű, stabil oxid természetes képződéséből adódik. Ez a film öngyógyító. Lassan növekszik körülbelül 550 fokos (1020 F) hőmérsékleten, és szorosan tapad. Ezen ötvözetek kívánt tulajdonsága az alacsony neutronbefogási keresztmetszet is. A cirkónium hátrányai az alacsony szilárdsági tulajdonságok és az alacsony hőállóság, ami kiküszöbölhető például nióbiummal való ötvözéssel.
Cirkónium-nióbium ötvözetek. A nióbiumot tartalmazó cirkóniumötvözeteket VVER és RBMK reaktorok fűtőelemeinek burkolataként használják. Ezek az ötvözetek az RBMK reaktor szerelőcsatornájának alapanyagai. Az N-1% Nb típusú Nb-110 típusú Zr + 1% Nb ötvözetet tüzelőanyag-elemek burkolatára használják, az E{{5} típusú Zr + 2,5% Nb ötvözetet }} az összeszerelő csatornák csöveire vonatkozik.
Cirkónium – ónötvözetek. A cirkóniumötvözetek, amelyekben az ón az alapvető ötvözőelem, javítják mechanikai tulajdonságaikat, és széles körben elterjedtek az Egyesült Államokban. Egy közös alcsoport a Zircaloy védjegy. A cirkónium-ón ötvözetek esetében csökken a korrózióállóság vízben és gőzben, ami további ötvözést tesz szükségessé.
Az új, 17 × 17-es üzemanyag-konstrukciók burkolóanyaga szintén cirkónium-nióbium ötvözeteken alapul (pl. Optimalizált ZIRLO anyag), amelyekről kimutatták, hogy jobb korrózióállósággal rendelkeznek a korábbi üzemanyag-burkolati anyagokhoz képest. Az optimalizált ónszint csökkentett korróziós sebességet biztosít, miközben megőrzi a mechanikai szilárdság előnyeit és az abnormális kémiai körülmények között felgyorsult korrózióval szembeni ellenállást.
A cirkónium költségei
Költség szempontjából ezek az ötvözetek gyakran a hőcserélők és a csőrendszerek alapanyagai a vegyiparban és a nukleáris iparban. A cirkónium a titánásványok bányászatának és feldolgozásának, valamint az ónbányászatnak a mellékterméke. 2003 és 2007 között, miközben az ásványi cirkon ára tonnánként 360 dollárról 840 dollárra emelkedett, a megmunkálatlan cirkóniumfém ára 39 900 dollárról 22 700 dollárra csökkent tonnánként. A cirkónium fém sokkal drágább, mint a cirkon, mivel a redukciós eljárások költségesek. Minden költség jelentősen eltér bizonyos tisztaságtól.
Cirkónium gyártása
A cirkónium fém előállítása speciális technikákat igényel a cirkónium sajátos kémiai tulajdonságai miatt. A legtöbb Zr fémet cirkonból (ZrSiO4) állítják elő úgy, hogy a cirkónium-kloridot magnéziumfémmel redukálják a Kroll eljárásban. A Kroll eljárás legfontosabb jellemzője a cirkónium-klorid redukálása fémes cirkóniummá magnézium segítségével. A kereskedelemben kapható, nem nukleáris minőségű cirkónium jellemzően 1-5% hafniumot tartalmaz, amelynek neutronabszorpciós keresztmetszete 600x akkora, mint a cirkóniumé. A hafniumot szinte teljesen el kell távolítani (az ötvözet < 0,02%-ára csökkenteni) a reaktoros alkalmazásokhoz.
Cirkóniumötvözetek a nukleáris iparban
Az üzemanyag-burkolat belső sugara jellemzően rZr,2=0.408 cm, külső sugara pedig rZr,1=0.465 cm.
A tüzelőanyag-burkolat a fűtőelem-rudak külső rétege, amely a reaktor hűtőközege és a nukleáris fűtőanyag (azaz üzemanyagpellet) között áll. Korrózióálló anyagból készült, termikus neutronok számára kis abszorpciós keresztmetszetű (~ 0,18 × 10–24 cm2), általában cirkóniumötvözetből. Az üzemanyag-burkolat belső sugara jellemzően rZr,2=0.408 cm, külső sugara pedig rZr,1=0.465 cm. A tüzelőanyag-pellettel összehasonlítva a tüzelőanyag-burkolatban szinte nincs hőképződés (a burkolat sugárzás hatására kissé felmelegszik). A tüzelőanyagban keletkező összes hőt a burkolaton keresztül vezetve kell átadni; ezért a belső felülete forróbb, mint a külső.
A nukleáris minőségű cirkóniumötvözetek jellemző összetétele több mint 95 százalék cirkónium és kevesebb, mint 2 százalék ón, nióbium, vas, króm, nikkel és egyéb fémek, amelyeket a mechanikai tulajdonságok és a korrózióállóság javítása érdekében adnak hozzá. A mai napig a PWR-ekben leggyakrabban használt ötvözet a Zircaloy 4 volt. Jelenleg azonban ezt új cirkónium-nióbium alapú ötvözetek váltják fel, amelyek jobb korrózióállóságot mutatnak. Az a maximális hőmérséklet, amelyen a cirkóniumötvözetek vízhűtéses reaktorokban használhatók, a korrózióállóságuktól függ. A legelterjedtebb cirkóniumötvözetek, a Zircaloy-2 és Zircaloy-4 erős stabilizátorokat, ónt és oxigént, valamint vasat, krómot és nikkelt tartalmaznak.
Világszerte széles körben elterjedtek a cirkalloy típusú ötvözetek, amelyekben az ón a mechanikai tulajdonságaikat javító alapvető ötvözőelem. Ebben az esetben azonban a vízben és a gőzben a korrózióállóság csökken, ami további ötvözés szükségességét eredményezi. A nióbium adalék által előidézett javulás valószínűleg más mechanizmust foglal magában. A nióbiummal ötvözött fémek magas korrózióállóságát vízben és gőzben 400-550 fokos hőmérsékleten az okozza, hogy védőfóliák képződésével passziválódnak.
Cirkóniumötvözetek oxidációja
A cirkóniumötvözetek oxidációja az egyik legtöbbet tanulmányozott folyamat a nukleáris iparban. A cirkónium és a víz oxidatív reakciója során hidrogén gáz szabadul fel, amely részben bediffundál az ötvözetbe, és cirkónium-hidrideket képez. A hidridek kevésbé sűrűek és mechanikailag gyengébbek, mint az ötvözet; képződésük a burkolat felhólyagosodását és megrepedését eredményezi – ezt a jelenséget hidrogénridegedésnek nevezik. Míg ezek közül a jelentések közül sok az üzemanyag és a gőz cirkóniumötvözetekkel való reakciójával foglalkozik nukleáris baleset esetén, még mindig jelentős számú jelentés foglalkozik cirkóniumötvözetek mérsékelt, körülbelül 800 K és az alatti hőmérsékleteken történő oxidációjával. .
A cirkóniumötvözet jövőbeli lehetőségei és fejlesztése
Mivel a cirkónium- és cirkóniumötvözet-termékek iparágak feszegetik a határokat, a cirkóniumötvözet kulcsszerepet játszik az ipari alkalmazások jövőjének alakításában. Kivételes korrózióállóságával és magas hőmérsékleti stabilitásával a cirkóniumötvözetek utat nyitnak az úttörő innovációk előtt a különböző ágazatokban.
A cirkóniumötvözet-technológiával kapcsolatos, folyamatban lévő kutatási és fejlesztési erőfeszítések elősegítik az űrhajózás, az atomenergia és a vegyipari feldolgozóipar fejlődését. A mérnökök új módszereket kutatnak a cirkóniumötvözetek szilárdságának és tartósságának növelésére, és még változatosabb alkalmazások előtt nyitnak ajtót.
Mechanikai tulajdonságai mellett a cirkóniumötvözet biokompatibilitása vonzó opcióvá teszi az orvosi implantátumok és eszközök számára. A további növekedés lehetősége ezen a területen ígéretes, mivel a kutatók mélyebben foglalkoznak a cirkóniumötvözetek optimalizálásával orvosbiológiai célokra.
A folyamatos fejlesztések és felfedezések a horizonton, a cirkóniumötvözetek jövője fényesnek tűnik, mivel továbbra is forradalmasítja az ipari folyamatokat és előmozdítja az innovációt.
A cirkóniumötvözet termékek ipari alkalmazásokban való felhasználása számos előnnyel jár, amelyek rendkívül kívánatos anyaggá teszik a különféle iparágakban. Kivételes korrózióállóságával, magas hőmérsékleti szilárdságával és biokompatibilitásával a cirkóniumötvözetek egyre jelentősebb szerepet játszanak az ipari gyártás és technológia jövőjének alakításában.
Ahogy a cirkóniumötvözet termékek fejlesztése és alkalmazása folyamatosan halad előre, még nagyobb innovációra és előrelépésre számíthatunk a repülőgépipartól és az egészségügytől az atomenergia-termelésig terjedő iparágakban. A cirkóniumötvözetek sokoldalúsága és megbízhatósága értékes eszközzé teszi őket az ipari folyamatokon belüli lehetőségek határainak feszegetésében.
A cirkóniumötvözetek egyedi tulajdonságainak hasznosításával a gyártók fokozhatják a teljesítményt, javíthatják a hatékonyságot, csökkenthetik a karbantartási költségeket, és végső soron sikert érhetnek el saját területükön. Ahogy a jövő felé tekintünk, egyértelmű, hogy a cirkóniumötvözetből készült termékek továbbra is a legkorszerűbb ipari alkalmazások élvonalában maradnak világszerte.
Cirkóniumötvözetek a fúziós anyagok iránti igények kielégítésére
Anyagok és fúziós reaktor tervezése
A magfúziót az elmúlt években alaposan vizsgálták, mivel képes tiszta energiát előállítani radioaktív melléktermékek elterjedése nélkül. A fúzió során két elem olvad össze, hogy energia szabaduljon fel. Jelenleg a legjobb jelölt a fúzióra a deutérium-trícium reakció. A deutérium és a trícium a hidrogén két izotópja, amelyek összeolvadva héliumot, szabad neutronokat és energiát hoznak létre. Jelenleg a fúziós reaktorok DEMO, STEP és ITER tervei vannak kiértékelve.
A fúziós reaktorban a neutronhatékonysági kihívások eltérnek a hasadási reakcióktól. A tríciumot folyamatosan pótolni kell a fúziós reakció hosszú távú hatékonyságának fenntartásához. Ezt úgy érik el, hogy a tríciumot rugalmatlan neutronszórás útján szaporítják. Mivel a reakciók magasabb hőmérsékleten mennek végbe, és hőkúszásnak vannak kitéve, olyan anyagokra van szükség, amelyek magas hőmérsékleten is jól teljesítenek, miközben megtartják az alacsony termikus neutron keresztmetszetet.
A kiváló szerkezeti és termikus tulajdonságokkal rendelkező anyagok kiválasztása elengedhetetlen a fúziós reaktor alkatrészeinek biztonságos és optimális tervezéséhez. A fúziós reaktor tervezésének kulcseleme a tenyésztő takaró, amely megvédi a reaktor műszereit a sugárzástól. A Breeder takarók egy sor modulból állnak, amelyek lefedik a fúziós reaktortartály belsejét, és ellenállniuk kell a szélsőséges hőmérsékleteknek és az intenzív neutronáramoknak. Ezenkívül biztosítja a reaktor maximális hatékonyságát.
A tenyésztakarók tervezésére alkalmas anyagok közé tartoznak a vanádium, vas, szilícium és króm alapú ötvözetek és kompozitok. A közelmúltban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a cirkónium (Zr) előnyös jelölt, ha DEMO-szerű reaktorban a tenyésztakaró első falában szerkezeti anyagként használják.
A cirkónium előnyei
A cirkóniumot már körülbelül hat évtizede használják anyagként hasadóreaktorokban. Manapság sok cirkóniumötvözetet használnak tüzelőanyag-burkolatként és szerelvényként könnyűvizes hasadási reaktorokban. A gyakori ötvözetek közé tartozik a Zr-2.5, ZIRLOTM, valamint a Zircaloy-2 és –4. Ezen ötvözetek sikere nagyrészt a termikus neutronelnyelésük kis keresztmetszetének köszönhető, más szerkezeti anyagokhoz képest.
A kis termikus neutronabszorpciós keresztmetszet előnye, hogy lehetővé teszi a neutronok nagyobb rendelkezésre állását, ami fenntartja a hasadási reakció kritikusságát. Más anyagok további dúsítást igényelnek, ami pénzügyileg költséges lehet. Mivel azonban a fúziós reakciók magasabb hőmérsékleten mennek végbe, és működés közben termikus kúszás lép fel, a jelenlegi cirkóniumötvözetek nem elegendőek.
A jelenlegi cirkóniumötvözetek vizsgálata és a problémák megoldása
A Journal of Nuclear Materials-ban megjelent tanulmányban a szerzők számos, jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható cirkóniumötvözetet vizsgáltak, beleértve a bináris ötvözeteket, például a Zr-V és a Zr-Si ötvözeteket, valamint a magasabb rendű ötvözeteket, mint a Zr-Nb-Ti és Zr-Mo-Sn. Arra a következtetésre jutottak, hogy további kutatásokkal a magasabb rendű ötvözetek előnyös termikus és szerkezeti tulajdonságokat (például szilárdságot és hajlékonyságot) mutathatnak, miközben megtartják az alacsony termikus neutronkeresztmetszetet.
Jelenleg azonban hiányos adatok állnak rendelkezésre ezen ötvözetek teljesítményéről a működés során fellépő magasabb hőmérsékleten. Egy fúziós reaktorban a hőmérséklet könnyen elérheti a 500-700 oC-ot is. Bármilyen cirkóniumötvözetből álló szerkezeti anyag várhatóan kiváló termikus és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, ha folyékony fémben vagy héliummal hűtött tenyésztakarókban használják.
A jelenleg rendelkezésre álló cirkóniumötvözetek vizsgálata során a szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a Zr-4 tenyésztőtakaró szerkezeti anyagként történő alkalmazása jelentősen javítaná a trícium tenyésztési arányát. Bár ez lényegesen jobb, mint más jelöltek, mint például a V-4Cr-4Ti, még mindig vannak problémák a szilárdsággal, a termikus kúszási ellenállással és a kifáradási tulajdonságokkal, magas hőmérsékleten. Ezenkívül a szennyeződések ridegedési problémákat okozhatnak, ami megkönnyíti a záróbevonatok szükségességét.
A mi gyárunk
A Shaanxi tartományban, a kínai Titanium Valley néven ismert Baojiban található Baoji West Titanium Materials Co., Ltd. (West-Ti) 2019-ben alakult 60 millió jüan jegyzett tőkéjével. A cég egyesült a Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd.-vel és a Baoji Overflow Industrial Co., Ltd.-vel, mindkét cég több mint 20 éves tapasztalattal rendelkezik a titániparban. 2019-ben a közösen létrehozott Baoji West Titanium Materials Co., Ltd. üzletág olyan ritka fémek feldolgozására és értékesítésére terjed ki, mint a titán tekercs, lemez, rúd, huzal és titán kovácsolás.
GYIK
Kína egyik legprofesszionálisabb cirkóniumötvözet-gyártójaként és -beszállítójaként minőségi termékek és versenyképes ár jellemzi. Szabadon vásárolhat cirkóniumötvözetet itt, és kérjen árajánlatot gyárunktól. Személyre szabott szolgáltatásért vegye fel velünk a kapcsolatot.
Titán ötvözet Ti 6AL 4V, titángép -csavarok, titán aura