Zirkoniumlejeeringit ovat zirkoniumin tai muiden metallien kiinteitä liuoksia, yhteinen alaryhmä, jolla on tavaramerkki Zircaloy. Zirkoniumilla on erittäin alhainen lämpöneutronien absorptiopoikkileikkaus, korkea kovuus, sitkeys ja korroosionkestävyys.
Miksi valita meidät
Kehittyneet laitteet
Varustettu sulatuksella, takomalla, leimaamalla, leikkaamalla, työstämällä ja CNC:llä tarjoamme prosesseja lopputuotteille.
Rikas kokemus
Yli 20 vuoden kokemuksella saavutamme vaurautta yhdessä asiakkaidemme kanssa.
Laadunvalvonta
VIM:stä tuotteisiin hallitsemme laatuamme malmeista.
Yhden luukun ratkaisu
Yli 3,000 tonnia varastossa, ja toimitamme asiakkaillemme nopeasti.
Zirkoniumseosten edut
Korkea sulamispiste:Zirkoniumseoksella on korkea sulamispiste, jota voidaan käyttää käsittelyyn ja levitykseen korkean lämpötilan ympäristössä.
Korroosionkestävyys:Zirkoniumseoksilla on erinomainen korroosionkestävyys, ja niitä voidaan käyttää pitkään ankarissa ympäristöissä, kuten vahvassa hapossa, vahvassa alkalissa, korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa, joten niitä käytetään laajalti kemianteollisuuden, meri- ja ydinteollisuuden aloilla.
Hyvä bioyhteensopivuus:Zirkoniumseos ei aiheuta hylkimistä joutuessaan kosketuksiin biologisten kudosten kanssa, ja sitä voidaan käyttää lääkinnällisten laitteiden ja tekonivelten ja muiden lääkinnällisten materiaalien valmistuksessa, joilla on hyvä biologinen yhteensopivuus.
Hyvät mekaaniset ominaisuudet:Zirkoniumseoksella on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien korkea lujuus, korkea kovuus, korkea sitkeys ja korkea kulutuskestävyys jne., joita voidaan käyttää korkealaatuisten mekaanisten osien ja työkalujen valmistukseen.
Matala terminen neutronien absorptio poikkileikkaus:Zirkoniumseoksella on erittäin alhainen termisen neutronien absorptiopoikkileikkaus, jota voidaan käyttää ydinreaktorien ydinrakennemateriaaleina, kuten polttoaineverhouksissa, paineputkissa, stenteissä ja aukkoputkissa.
Mihin zirkoniumseosta käytetään? Ydinvoima ja paljon muuta
Zirkoniumin atomiluku on 40, alkuainetunnuksella Zr. Zirkoniumelementti näyttää hopeametallilta ja tiheys on 6,52 g/cm3. Zr:llä on hyvin pieni neutronien adsorptiopoikkileikkaus ja suhteellisen korkea sulamispiste (1855 astetta tai 3371 astetta F), mikä tekee zirkoniumista erinomaisen materiaalin ydinvoimasauvoille. 1990-luvulla noin 90 % vuosittain tuotetusta zirkoniumista käytettiin ydinteollisuudessa. Kuitenkin, kun yhä useammat ihmiset tutustuvat Zr:ään ja sen yhdisteeseen, on löydetty lisää sovelluksia.
Zirkoniumdioksidi tai zirkoniumoksidi on erittäin tärkeä zirkoniumyhdiste. ZrO2 voi olla raaka-aineena tekniseen keramiikkaan, jolla on suuri kovuus ja kulutuskestävyys. Zirkonia voi olla myös läpinäkyvän kristallin muodossa ja se on erittäin kovaa, kuten timantit. Siten zirkoniumelementtejä löytyy myös juutalaisista, kuten zirkoniumrenkaat ja zirkoniumkruunut jne.
Zirkoniummetallilla ja zirkoniumseoksilla on etuja erikoiskemiallisissa ympäristöissä - pääasiassa etikka- ja suolahapossa. Zirkoniumin korroosionkestävyys tulee tiukasti kiinnittyneestä oksidista, joka muodostuu lähes välittömästi. Tämän seurauksena zirkoniumia on käytetty elektrodikomponenttien, laippapulttien, putkien ja tankojen valmistukseen erikoissovelluksiin. Zirkoniumtuotteilla on myös laaja käyttökohde lääketieteellisissä laitteissa, kuten zirkonium-implanteissa.
Zirkoniumpohjaisilla materiaaleilla on myös havaittu olevan joitain erityisominaisuuksia. Zirkoniumia on käytetty korkean lämpötilan suprajohtavien materiaalien valmistukseen ja Zr-kidetankoja käytetään usein raaka-aineena. Zirkoniumseoksia pidetään myös lupaavina materiaaleina kaupallisessa amorfisessa metallissa, jota kutsutaan myös metallilasiksi. Tavallisiin metallimateriaaleihin verrattuna amorfisella metallilla ei ole raerajoja, mikä parantaa kulutuskestävyyttä ja kovuutta. Lisäksi amorfisilla metalleilla ei ole raerajakorroosiota, ja ne voivat muodostua lämpömuodostukselta. Amorfisen tilan aikaansaamiseksi sulaneet metalliseokset on jäähdytettävä nopeasti. Yleensä nopeuden pitää olla miljoonia K/s, äskettäin kehitetyillä Zr-pohjaisilla metalliseoksilla voisi olla noin 1K/s.
Zirkoniumin kysynnän ennustetaan kasvavan lähivuosina ydinvoimaloiden maailmanlaajuisen kysynnän vuoksi. Kuitenkin vain muutamalla suurella yrityksellä on hallussaan ydintason zirkoniummateriaalien valmistukseen tarvittava teknologia, ja valtava investointi estää uusien toimijoiden tulon. Vaikka ydinteollisuus kuluttaa edelleen suuren osan joka vuosi tuotetusta zirkoniumista, sovelluksia muilla aloilla, kuten keramiikassa, on kehitetty nopeasti viime vuosikymmeninä.
Puhdas zirkonium on kiiltävä, harmaanvalkoinen, vahva siirtymämetalli, joka muistuttaa vähemmässä määrin hafniumia ja titaania. Zirkoniumia käytetään pääasiassa tulenkestävänä aineena ja opasteena, vaikka pieniä määriä käytetään seosaineena sen vahvan korroosionkestävyyden vuoksi. Zirkoniumia ja sen seoksia käytetään laajalti ydinreaktorien polttoaineiden päällysteenä. Niobiumilla tai tinalla seostetulla zirkoniumilla on erinomaiset korroosioominaisuudet.
Zirkoniumseosten korkea korroosionkestävyys johtuu luonnollisesta tiheän stabiilin oksidin muodostumisesta metallin pinnalle. Tämä elokuva on itsensä parantava. Se kasvaa hitaasti noin 550 asteen (1020 asteen F) lämpötiloissa ja pysyy tiukasti kiinni. Näiden metalliseosten toivottu ominaisuus on myös alhainen neutroneja sieppaava poikkileikkaus. Zirkoniumin haittoja ovat alhaiset lujuusominaisuudet ja alhainen lämmönkestävyys, jotka voidaan poistaa esimerkiksi niobiumilla seostamalla.
Zirkonium - niobiumseokset. Zirkoniumseoksia niobiumin kanssa käytetään VVER- ja RBMK-reaktorien polttoaine-elementtien päällysteinä. Nämä seokset ovat RBMK-reaktorin kokoonpanokanavan perusmateriaali. Polttoaine-elementtien päällysteissä käytetään Zr + 1% Nb-seosta tyyppiä N-1 E-110 ja Zr + 2,5% Nb-seosta tyyppiä E{{5 }} käytetään kokoonpanokanavien putkiin.
Zirkonium - tinaseokset. Zirkoniumlejeeringit, joissa tina on perusseosalkuaine, parantavat mekaanisia ominaisuuksiaan ja ovat laajalle levinneitä Yhdysvalloissa. Yhteisellä alaryhmällä on tavaramerkki Zircaloy. Zirkonium-tinaseosten tapauksessa korroosionkestävyys vedessä ja höyryssä heikkenee, mikä johtaa lisäseostuksen tarpeeseen.
Uusien 17 × 17 polttoainemallien verhousmateriaali perustuu myös zirkonium-niobium-seoksiin (esim. Optimoitu ZIRLO-materiaali), joiden on osoitettu olevan parempi korroosionkestävyys verrattuna aikaisempiin polttoaineen päällystemateriaaleihin. Optimoitu tinataso vähentää korroosiota ja säilyttää samalla mekaanisen lujuuden ja nopeutuneen korroosionkestävyyden hyödyt epänormaaleista kemiallisista olosuhteista.
Zirkoniumin kustannukset
Kustannusten suhteen nämä seokset ovat usein kemian- ja ydinteollisuuden lämmönvaihtimien ja putkistojärjestelmien materiaalien valinta. Zirkonium on titaanimineraalien louhinnan ja käsittelyn sekä tinan louhinnan sivutuote. Vuodesta 2003 vuoteen 2007, kun mineraali-zirkonin hinnat nousivat tasaisesti 360 dollarista 840 dollariin tonnilta, muokkaamattoman zirkoniummetallin hinta laski 39 900 dollarista 22 700 dollariin tonnilta. Zirkoniummetalli on paljon kalliimpaa kuin zirkoni, koska pelkistysprosessit ovat kalliita. Kaikki kustannukset vaihtelevat merkittävästi tietyn puhtauden mukaan.
Zirkoniumin tuotanto
Zirkoniummetallin valmistus vaatii erityisiä tekniikoita zirkoniumin erityisten kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Suurin osa Zr-metallista valmistetaan zirkonista (ZrSiO4) pelkistämällä zirkoniumkloridi magnesiummetallilla Kroll-prosessissa. Kroll-prosessin avainominaisuus on zirkoniumkloridin pelkistys metalliksi zirkoniumiksi magnesiumilla. Kaupallinen ei-ydinlaatuinen zirkonium sisältää tyypillisesti 1–5 % hafniumia, jonka neutronien absorptiopoikkileikkaus on 600x zirkoniumia suurempi. Hafnium on poistettava lähes kokonaan (vähennetty < 0,02 %:iin lejeeringistä) reaktorisovelluksia varten.
Zirkoniumlejeeringit ydinteollisuudessa
Polttoainekuoren sisäsäde on tyypillisesti rZr,2=0.408 cm ja ulkosäde rZr,1=0.465 cm.
Polttoainepäällyste on polttoainesauvojen ulkokerros, joka sijaitsee reaktorin jäähdytysnesteen ja ydinpolttoaineen (eli polttoainepellettien) välissä. Se on valmistettu korroosionkestävästä materiaalista, jolla on alhainen absorptiopoikkileikkaus lämpöneutroneille (~ 0,18 × 10–24 cm2), yleensä zirkoniumseoksesta. Polttoainekuoren sisäsäde on tyypillisesti rZr,2=0.408 cm ja ulkosäde rZr,1=0.465 cm. Polttoainepellettiin verrattuna polttoainekuoressa ei juuri synny lämpöä (verhous kuumenee hieman säteilyn vaikutuksesta). Kaikki polttoaineessa syntyvä lämpö on siirrettävä johtumisen kautta suojakuoren läpi; siksi sisäpinta on kuumempi kuin ulkopinta.
Tyypillinen ydinlaatuisten zirkoniumseosten koostumus on yli 95 prosenttia zirkoniumia ja alle 2 prosenttia tinaa, niobiumia, rautaa, kromia, nikkeliä ja muita metalleja, joita lisätään parantamaan mekaanisia ominaisuuksia ja korroosionkestävyyttä. Tähän mennessä PWR:issä yleisimmin käytetty seos on ollut Zircaloy 4. Tämä on kuitenkin tällä hetkellä korvattu uusilla zirkonium-niobium-pohjaisilla seoksilla, joilla on parempi korroosionkestävyys. Maksimilämpötila, jossa zirkoniumseoksia voidaan käyttää vesijäähdytteisissä reaktoreissa, riippuu niiden korroosionkestävyydestä. Yleisimmät zirkoniumlejeeringit, Zircaloy-2 ja Zircaloy-4, sisältävät vahvoja stabilointiaineita tinaa ja happea sekä stabilointiaineita rautaa, kromia ja nikkeliä.
Zircalloy-tyyppiset seokset, joissa tina on perusseosaine, joka parantaa niiden mekaanisia ominaisuuksia, ovat levinneet laajasti maailmanlaajuisesti. Tässä tapauksessa kuitenkin tapahtuu korroosionkestävyyden lasku vedessä ja höyryssä, mikä johtaa lisäseostuksen tarpeeseen. Niobiumin lisäaineen aikaansaamaan parannukseen liittyy luultavasti eri mekanismi. Niobiumilla seostettujen metallien korkea korroosionkestävyys vedessä ja höyryssä 400–550 asteen lämpötiloissa johtuu niiden kyvystä passivoida ja muodostaa suojakalvoja.
Zirkoniummetalliseosten hapetus
Zirkoniumseosten hapetus on yksi ydinteollisuuden tutkituimmista prosesseista. Zirkoniumin oksidatiivinen reaktio veden kanssa vapauttaa vetykaasua, joka osittain diffundoituu seokseen ja muodostaa zirkoniumhydridejä. Hydridit ovat vähemmän tiheitä ja mekaanisesti heikompia kuin seos; Niiden muodostuminen johtaa verhouksen rakkuloitumiseen ja halkeilemiseen – ilmiö, joka tunnetaan vetyhaurastumisena. Vaikka monet näistä raporteista on kirjoitettu käsittelemään polttoaineen ja höyryn reaktiota zirkoniumseosten kanssa ydinonnettomuuden sattuessa, on edelleen huomattava määrä raportteja, jotka käsittelevät zirkoniumseosten hapettumista kohtalaisissa lämpötiloissa, noin 800 K tai alle. .
Zirkoniumlejeeringin tulevaisuuden mahdollisuudet ja kehitys
Zirkonium- ja zirkoniumseostuotteet lyövät rajoja, ja zirkoniumlejeeringistä tulee avaintekijä teollisten sovellusten tulevaisuuden muotoilussa. Poikkeuksellisen korroosionkestävyytensä ja korkeiden lämpötilojen stabiiliutensa ansiosta zirkoniumlejeeringit tasoittavat tietä uraauurtaville innovaatioille eri aloilla.
Meneillään olevat zirkoniumseosteknologian tutkimus- ja kehitystyöt ruokkivat ilmailu-, ydinvoima- ja kemianteollisuuden kehitystä. Insinöörit tutkivat uusia tapoja parantaa zirkoniummetalliseosten lujuutta ja kestävyyttä, mikä avaa ovia entistä monipuolisempiin sovelluksiin.
Mekaanisten ominaisuuksiensa lisäksi zirkoniumseoksen bioyhteensopivuus tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon lääketieteellisille implanteille ja laitteille. Tämän alueen lisäkasvupotentiaali on lupaava, kun tutkijat tutkivat syvemmälle zirkoniumseosten optimointia biolääketieteellisiin tarkoituksiin.
Jatkuvien parannusten ja löytöjen myötä zirkoniumseoksen tulevaisuus näyttää valoisalta, sillä se jatkaa teollisten prosessien mullistamista ja innovaatioiden eteenpäin viemistä.
Zirkoniumseostuotteiden käyttö teollisissa sovelluksissa tarjoaa monia etuja, jotka tekevät siitä erittäin halutun materiaalin eri teollisuudenaloilla. Poikkeuksellisen korroosionkestävyyden, korkeiden lämpötilojen lujuuden ja biologisen yhteensopivuuden ansiosta zirkoniumseokset ovat valmiita olemaan yhä tärkeämpi rooli teollisen valmistuksen ja teknologian tulevaisuuden muovaamisessa.
Kun zirkoniumseostuotteiden kehitys ja käyttö jatkuvat, voimme odottaa näkevämme entistä suurempaa innovaatiota ja edistystä teollisuudenaloilla, jotka vaihtelevat ilmailu- ja terveydenhuoltoalasta ydinvoiman tuotantoon. Zirkoniumseosten monipuolisuus ja luotettavuus tekevät niistä arvokkaan voimavaran teollisten prosessien mahdollisuuksien rajojen työntämisessä.
Hyödyntämällä zirkoniumseosten ainutlaatuisia ominaisuuksia valmistajat voivat parantaa suorituskykyä, tehokkuutta, vähentää ylläpitokustannuksia ja viime kädessä edistää menestystä omilla aloillaan. Kun katsomme tulevaisuuteen, on selvää, että zirkoniumseostuotteet ovat jatkossakin maailman huippuluokan teollisten sovellusten eturintamassa.
Zirkoniumlejeeringit fuusiomateriaalien tarpeisiin
Materiaalit ja fuusioreaktorin suunnittelu
Ydinfuusiota on tutkittu laajasti viime vuosina, koska se pystyy tuottamaan puhdasta energiaa ilman radioaktiivisten sivutuotteiden leviämistä. Fuusiossa kaksi elementtiä sulautuvat yhteen energian vapauttamiseksi. Tällä hetkellä paras fuusioehdokas on deuterium-tritium-reaktio. Deuterium ja tritium ovat vedyn kaksi isotooppia, jotka sulautuessaan muodostavat heliumia, vapaita neutroneja ja energiaa. Tällä hetkellä fuusioreaktoreita arvioitaessa ovat DEMO, STEP ja ITER.
Fuusioreaktorissa neutronien tehokkuushaasteet eroavat fissioreaktioista. Tritiumia on täydennettävä jatkuvasti fuusioreaktion pitkän aikavälin tehokkuuden ylläpitämiseksi. Tämä saavutetaan lisäämällä tritiumia joustamattoman neutronien sironnan kautta. Koska reaktiot tapahtuvat korotetuissa lämpötiloissa ja ne ovat alttiina lämpövirumiselle, tarvitaan materiaaleja, jotka voivat toimia hyvin korkeissa lämpötiloissa säilyttäen samalla alhaisen lämpöneutronien poikkileikkauksen.
Erinomaisten rakenteellisten ja lämpöominaisuuksien omaavien materiaalien valinta on olennaista fuusioreaktorin komponenttien turvallisen ja optimaalisen suunnittelun kannalta. Fuusioreaktorin suunnittelun keskeinen elementti on reaktori-peite, joka suojaa reaktorin instrumentteja säteilyltä. Kasvatuspeitot koostuvat joukosta moduuleja, jotka peittävät fuusioreaktoriastian sisäosan ja joiden on kestettävä äärimmäisiä lämpötiloja ja voimakkaita neutronivirtoja. Lisäksi se varmistaa reaktorin maksimaalisen hyötysuhteen.
Materiaaleja, joita on tutkittu ehdokkaina jalostuspeittosuunnitteluun, ovat vanadiini-, rauta-, pii- ja kromipohjaiset seokset ja komposiitit. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että zirkonium (Zr) on edullinen kandidaatti, jos sitä käytetään rakennemateriaalina DEMO-tyyppisen reaktorin jalostuspeiton ensimmäisessä seinämässä.
Zirkoniumin edut
Zirkoniumia on käytetty materiaalina fissioreaktorisovelluksissa jo noin kuuden vuosikymmenen ajan. Nykyään monia zirkoniumseoksia käytetään polttoaineen päällysteinä ja kokoonpanoina kevytvesifissioreaktoreissa. Yleisiä seoksia ovat Zr-2.5, ZIRLOTM ja Zircaloy-2 ja –4. Näiden metalliseosten menestys johtuu suurelta osin niiden termisen neutronien absorption pienestä poikkileikkauksesta suhteessa muihin rakennemateriaalielementteihin.
Pienen termisen neutronien absorption poikkileikkauksen etuna on, että se mahdollistaa neutronien paremman saatavuuden, mikä ylläpitää fissioreaktion kriittisyyttä. Muut materiaalit tarvitsevat lisärikastamista, mikä voi olla taloudellisesti kallista. Kuitenkin, koska fuusioreaktiot tapahtuvat korotetuissa lämpötiloissa ja käytön aikana esiintyy luontaista lämpövirumista, nykyiset zirkoniumlejeeringit eivät ole riittäviä.
Nykyisten zirkoniumseosten tutkiminen ja ongelmien ratkaiseminen
Journal of Nuclear Materialsissa julkaistussa tutkimuksessa kirjoittajat ovat tutkineet useita tällä hetkellä kaupallisesti saatavilla olevia zirkoniumseoksia, mukaan lukien binääriset seokset, kuten Zr-V- ja Zr-Si-seokset, sekä korkeamman asteen seokset, kuten Zr-Nb-Ti ja Zr-Mo-Sn. Pääteltiin, että lisätutkimuksella korkeamman asteen metalliseokset voivat osoittaa edullisia lämpö- ja rakenteellisia ominaisuuksia (kuten lujuutta ja sitkeyttä) säilyttäen samalla alhaisen lämpöneutronien poikkileikkauksen.
Tällä hetkellä on kuitenkin epätäydellisiä tietoja näiden metalliseosten suorituskyvystä käytön aikana esiintyvissä korkeissa lämpötiloissa. Fuusioreaktorissa lämpötilat voivat helposti nousta jopa 500-700 oC:seen. Kaikilla zirkoniumseoksista koostuvilla rakennemateriaaleilla odotetaan olevan ylivertaisia lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksia, kun niitä käytetään nestemäisessä metallissa tai heliumjäähdytteisissä kasvatuspeitteissä.
Tutkiessaan tällä hetkellä saatavilla olevia zirkoniumseoksia, kirjoittajat päättelivät, että Zr{0}}:n käyttäminen jalostuspeitteen rakennemateriaalina parantaisi merkittävästi tritiumin lisääntymissuhdetta. Vaikka tämä on huomattavasti parempi kuin muut ehdokkaat, kuten V-4Cr-4Ti, lujuuteen, lämpövirumiskestävyyteen ja väsymisominaisuuksiin liittyy edelleen ongelmia korkeissa lämpötiloissa. Lisäksi epäpuhtaudet voivat aiheuttaa haurastumisongelmia, mikä helpottaa sulkupinnoitteiden tarvetta.
Tehtaamme
Baojissa, Shaanxin maakunnassa, joka tunnetaan nimellä Kiinan Titanium Valley, Baoji West Titanium Materials Co., Ltd (West-Ti) perustettiin vuonna 2019, ja sen rekisteröity pääoma on 60 miljoonaa yuania. Yritys yhdistettiin Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd:n ja Baoji Overflow Industrial Co., Ltd:n kanssa, molemmilla yhtiöillä on yli 20 vuoden kokemus titaaniteollisuudesta. Vuonna 2019 yhteisesti perustettu Baoji West Titanium Materials Co., Ltd -liiketoiminta kattaa harvinaisten metallien, kuten titaanikelan, -levyn, -tangon, -langan ja titaanitaon, jalostuksen ja myynnin.
UKK
Yhtenä Kiinan ammattimaisimmista zirkoniummetalliseosvalmistajista ja -toimittajista meillä on laadukkaat tuotteet ja kilpailukykyinen hinta. Voit vapaasti ostaa zirkoniumseosta myyntiin täältä ja saada tarjouksen tehtaaltamme. Ota yhteyttä räätälöityä palvelua varten.
