国产与进口工业锆性能对比
国产R60702(Zr3)工业锆板材性能及应用
表 1 Ｒ60702 （ Zr － 3） 化学成分
化学元素
标准要求 /%
Zr + Hf源自≥99． 2Hf≤4． 5
Fe + Cr
≤0． 2
H
≤0． 004
N
≤0． 020
C
≤0． 05
O
≤0． 16
表 2 Ｒ60702 （ Zr － 3） 锆板材力学性能要求
室温拉伸
抗拉强度 / 规定塑性延伸 延伸率
3． Key Laboratory of Nuclear Grade Zirconium of Shaanxi，Baoji 721013，China）
Abstract：This paper summarizes the industry grade zirconium sheets with different hafnium content were produced by State Nuclear Bao Ti Zirconium Industry Company，relying on the separation technology of zirconium and hafnium to have effective control of hafnium content in sponge zirconium，and the manufactured sheets had excellent surface quality，uniform structure and were applied in chemical industry． At the same time，Statistical analysis was made on the structure and properties of the industry grade zirconium sheets． It not only saves the equipment cost for our chemical enterprises，but also shortens the delivery time greatly． It also lays a solid foundation for the demand of high － end equipment for zirconium materials in the chemical industry． Key words：industry grade zirconium；sheets；properties；application
Zr-3的研究进展及应用前景
Science &Technology Vision科技视界锆（Zirconium ）位于元素周期表第IV-B 族，室温下晶界结构呈密排六方晶格结构，在865℃时发生相变，由α-Zr 转变为体心立方结构的β-Zr 。
由于金属锆具有高熔点（1852℃），耐氧化，优异的耐腐蚀性，良好的导热性能（热导率22Wm -1K -1），热中子吸收截面小（对2200m/s的中子，俘获截面0.185×10-28m 2）以及良好的加工性能和力学性能，纯锆及其合金常被制成管材、板材、棒材、锻件等用于海洋、化工和核工业领域。
关于锆及其合金如Zr-1（R60700）、Zr-2（R60802）、Zr-3（R60702）、Zr-4（R60804）、Zr-5（R60705）、M5（Zr-1.0Nb-0.16O ）等，在微观组织、退火行为、耐氧化、耐腐蚀性以及应用等方面国内外已进行了大量报道，对于Zr-3在化工领域压力容器或换热器的应用，业已进行了深入讨论。
本文主要综述工业纯锆Zr-3（ASTM 中R60702）的成分及制备，力学性能及影响因素，焊接工艺及耐腐蚀性，及其在工业领域的应用。
1工业纯锆Zr-3的制备及成分目前，常用的锆合金熔炼方法有三种：真空非自耗电弧炉熔炼、水冷铜坩埚感应熔炼和真空自耗感应熔炼。
真空自耗电弧炉熔炼法是工业上生产金属锆的主要方法，通过加入不同含量的不同元素（Fe 、Cr 、Sn 、Nb 等），可以得到适应不同实际需求的锆合金。
中国国标和美国标准中Zr-3（R60702）的化学成分含量列于表1。
表1Zr-3的化学成分[1-4]从表1可以看出，Zr-3（R60702）的化学成分中含有铪元素，其含量不大于(4.5±0.10)%。
金属铪是有效的长寿命中子吸收材料，具有热中子吸收截面较大（1.15×10-26m 2），良好的力学性能和耐腐蚀性能，熔点高等特点。
除了对于热中子吸收性能的差别，铪的耐腐蚀性甚至还要优于锆，因此，Zr-3中铪元素的存在对于其在腐蚀介质环境下的应用并无影响。
用于醋酸装置的国内外锆材部分性能对比分析
用于醋酸装置的国内外锆材部分性能对比分析刘莹;韩大明;孙小会【摘要】就国内外锆材在化学成分、力学性能、显微组织、高温性能等方面进行对比分析，得出国产锆材和进口锆材在化学成分上基本一致，具有相同的结晶组织；同时在力学性能方面，国产锆材的抗拉强度和屈服强度优于进口锆材。
因此，认为使用国产锆材代替进口锆材用于醋酸装置是完全可行的。
【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P50-52)【关键词】醋酸装置;锆材;力学性能;显微组织【作者】刘莹;韩大明;孙小会【作者单位】河南省煤气集团有限责任公司义马气化厂，河南义马 472300;河南省煤气集团有限责任公司义马气化厂，河南义马 472300;河南省煤气集团有限责任公司义马气化厂，河南义马 472300【正文语种】中文【中图分类】TQ050.41醋酸是重要的有机化工原料之一，主要用于生产醋酸乙烯、醋酐、醋酸纤维素、醋酸酯类、对苯二甲酸、氯乙酸和醋酸盐类等产品。
其衍生物多达几百种，广泛用于化工、轻工、纺织、医药、印染、橡胶、农药、电子、食品等领域[1]。
近年来，随着醋酸下游产品的消费快速增长，国内醋酸的产量也快速增长。
目前醋酸的工业化生产有四种方法：轻烃液相氧化法、乙醛氧化法、乙烯直接氧化和甲醇羰基合成法，其中甲醇羰基合成法约占70%。
醋酸对金属材料具有非常强的腐蚀性，一般工业常用的不锈钢很难抵抗醋酸的腐蚀[2]，尤其是在高温、高质量分数情况下，这是因为醋酸的强腐蚀性及挥发性，多数有关醋酸的腐蚀试验都是在较低温度下进行的。
在120 ℃以下不同温度、不同醋酸质量分数情况下，随着温度、质量分数的增加，对金属材料抗腐蚀性能要求越高。
在羰基合成法醋酸装置中，由于存在很多高温工况，并且除醋酸腐蚀外，还存在碘腐蚀。
因此，120 ℃以上的醋酸设备则主要采用锆材[3]。
目前，国际上锆材加工标准由美国制定，锆材供应商仅美国华昌一家，造成市场垄断，价格昂贵且交货期过长。
进口人造石与国产人造石对比
进口人造石与国产人造石对比1、成分对比
2、燃烧性能
进口人造石：
亚克力成分，材质坚硬，燃烧无变化。
国产人造石：
树脂成分，硬度不够，燃烧后有明显痕迹。
3、分子结构区别
进口人造石：
亚克力板材为链状分子结构，紧密无空隙，切片为雪花状。
国产人造石：
UP板材为横向分子结构，容易断裂和渗透，切片为粉末状。
4、环保认证
进口人造石：
美国卫生组织，德国卫生组织，韩国卫生组织，中国卫生环保组织等多项环保认证。
有美国NSF卫生组织《可与食物直接接触》的认证。
国产人造石：
国家环保组织认证。
5、进口人造石与国产人造石检测方法
①切片法：
将进口人造石用工具切片，装进容器中，进口人造石的切片成雪片状。
将国产人造石用工具切片，装进容器中，国产人造石的成粉末状。
②燃烧法：
将进口人造石用火燃烧，燃烧后无变形，无异味。
将国产人造石用火燃烧，燃烧后有变形，有刺激气味。
国产锆材的焊接工艺性能研究
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焊 丝 标 准 值
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所示 。
种不 同浓度 、不 同 温度 的强 腐 蚀 介 质 懵 蚀 。 凶此 在
国外锆 被大量 应用 存某 些高 腐蚀 环境 （ 醋 酸行 业 ） 如
中 ，并 取 得 了 良好 的 经 济 效 益 。
随着 中 国 经 济 迅 猛 发 展 ，化 工 产 品 需 求 量 迅 速增 大 ，周 内 多个 用 锆 大 型 化 工 项 目如 醋 酸 行 业 项 目相 继 成 批 成 套 上 马 ，锆 材 在 更 多 化 工 生 产 过 程 巾使 用 的 可 行性 调 研 和 研 究项 目也 在 迅 速 展 开 ，
９９ ８ ９ ． ｌ ／ ９ ８ ９ ． ９ ２ ９ ． ９ ２
≤４ ５ ．
２ ２ ． ２ ３ ２ ．１
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马强说氧化锆瓷牙知识
马强说氧化锆瓷牙知识这两个图片上面的材料好像应该是复合树脂，做的是临时冠。
锆块比这个要灰白，锆块看上去像粉笔。
夹着锆块的那个底座是可以翻转的，车完这一面可以翻过去车另外的一面。
---最开始做氧化锆的时候，做的是咱们说的硬锆。
因为材料太硬，太费车针，而且，车的时候因为硬度太大，而产生很大的震动，造成车好的氧化锆可能会有隐裂。
所以现在市面上做的，基本上都是软锆，所谓软锆，通俗的讲，就是在车氧化锆的时候，还没那么硬，一是省车针，二是不会因为震动大而裂。
在氧化锆车好形状以后，再放到炉子里面去烧结，把它烧到最后的硬度。
--从制作方法上来说，目前主要是三类，手动氧化锆，CAD-CAM计算机辅助设计制作的氧化锆，和里压外车的瑞典全瓷Nobelprocera氧化锆。
手动氧化锆的加工费最低，是先在模型上正常做一个金属的内冠，然后按配钥匙的方法复制一个材料为氧化锆的内冠。
在发达国家手动氧化锆的并不便宜，因为人家工人的手工比较贵。
咱们国家没办法，劳动力不值钱，所以手动氧化锆加工费最低。
CAD-CAM是用计算机辅助设计的，可以直接扫描石膏模型，也可以在石膏模型上做蜡型，扫描蜡型。
按机器的品牌分，CAD-CAM的厂家有则康的，爱尔创的，西诺德的，维兰德的，VITA的，KAVO的，LAVA的等等等等。
按车针的轴向分，除了早期的则康是3轴的，其他好像都是5轴的。
轴是什么意思呢?虽然我们磨完的牙齿是上面周径小，下面周径大的所谓没有倒凹的牙，但是氧化锆的内冠是要像天然牙一样有倒凹的，为了尽量保证饰瓷的厚度均匀一致，所以氧化锆的内冠往往需要有倒凹，那么如果车针只有两个轴向，就车不出这个倒凹来，所以需要3轴，5轴的更好，更精确。
刚刚说的是机器，还有氧化锆的材料。
材料分进口的和国产的，透明的和不透明的。
国产的一般是爱尔创和艾迪特的品牌(其实也不差，国产的材料也会出口欧洲的)。
进口的有德国的，意大利的，美国的，日本的，加拿大的等等。
透明的锆块一般用于前牙美容，基牙较白的情况下。
有色金属—锆
s 锆分析报告一、锆的简介锆的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。
锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。
有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。
锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。
锆在加热是能大量吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的性能比钛好，接近铌、钽。
锆主要以矿物形成存在于大自然，锆在地壳中的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较复杂，不易被经济地提取。
另外，在已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆英石和斜锆石两种。
二、锆资源储蓄量丰富、供应集中据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储蓄量51百吨、基础储蓄量77万吨（以ZrO2计），其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储蓄量，储蓄量占比分别为44.6%和25%，基础储蓄量占比45.45%、18.18%。
我国资源储蓄量相对比较缺乏，储蓄量和基础储蓄量分别占世界的0.98%和4.81%。
表一：世界锆资源储量国家矿产量（千吨）储蓄量储蓄基础储蓄储蓄基础2007 2008 （百万吨ZrO2) 占比占比澳大利亚605 575 20 35 39.22% 45.45%南非400 405 14 14 27.45% 18.18%乌克兰35 35 4 6 7.84% 7.79%美国0 0 3.4 5.7 6.67% 7.40%印度29 29 3.4 3.8 6.67% 4.94%巴西31 31 2.2 4.6 4.31% 5.97%中国180 160 0.5 3.7 0.89% 4.81%其他国家145 120 3.5 4.2 6.86% 5.45%世界合计1430 1360 51 77 100% 100% 锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和非洲的印度尼西亚、越南、印度等。
进口锆英砂与国产锆英砂的U、Th含量分析
进口锆英砂与国产锆英砂的U、Th含量分析邬红娣【期刊名称】《《中国金属通报》》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】2页(P42-43)【关键词】锆; 锆英砂; U、Th含量【作者】邬红娣【作者单位】江西有色地质勘查局江西南昌 330025【正文语种】中文【中图分类】F426.11 概述锆英砂原矿主要存在于伟晶岩、花岗岩、片麻岩中，通常与钛铁矿、金红石共生。
原矿经过跳汰、重选、磁选和电选而得到锆英砂精矿，称为锆英砂，其矿物组成以锆的正硅酸盐（ZrSiO4）为主，按其中ZrO2的含量分为不同等级，通常有65度砂、64度砂和63度砂，并含有曲晶石（含铀矿石）、铀钍石（ThSiO4）、方钍石（ThO2）和独居石等，这些成分是锆英砂中铀、钍的来源，正是铀、钍的存在导致了锆英砂的放射性[1-3]。
锆英砂及其加工冶炼产品性能优越，广泛应用于铸造、陶瓷、化工和光学玻璃等行业，随着经济的快速发展，我国对锆英砂的需求持续保持高位，供应来源除少部分来自海南地区外，每年从国外大量进口。
目前，国内使用的锆英砂主要有澳大利亚砂、南非砂、肯尼亚砂等进口砂和国产的海南砂等，通过分析测试发现，这些产地的锆英砂其U、Th含量存在一定的特征和差异。
2 锆英砂U、Th含量分析2.1 方法提要、主要仪器及工作参数采用碱烧结熔融，酸化溶解制样；将有代表性锆英砂，通过IMAGE，profe和标加法测准含量，通过人工合成制作标准，校正测定未知砂；建立了测定锆英砂中锆、铪、硅、铝、钛、铁、钡、钙、镁、磷、钇、钪、钍、铀主次成份的ICP-OES分析方法[4]。
采用HORIBA Scientific ULTIMA2单道扫描电感耦合等离子体发射光谱仪〔法国产〕，ICP Analyst 5.4操作软件。
2.2 锆英砂的U、Th含量分析测试结果对65度的进口澳大利亚砂、南非砂、肯尼亚砂和国产海南砂进行了U、Th含量分析测试[5]，结果列于下表1：表1 澳大利亚砂、南非砂、肯尼亚砂和海南砂U、Th含量分析测试结果样品编号澳大利亚砂南非砂肯尼亚砂海南砂Th含量%U含量%1 0.0134 0.0295 0.0136 0.0255 0.0106 0.0232 0.0321 0.0278 2 0.0141 0.0304 0.0128 0.0269 0.0119 0.0272 0.0265 0.0296 3 0.0137 0.0253 0.0144 0.0287 0.0121 0.0262 0.0276 0.0293 4 0.0152 0.0296 0.0135 0.0250 0.0121 0.0261 0.0287 0.0312 50.0125 0.0299 0.0162 0.0330 0.0136 0.0286 0.0402 0.0381 6 0.0136 0.0272 0.0153 0.0300 0.0116 0.0253 0.0341 0.0341 7 0.0129 0.0297 0.0153 0.0309 0.0131 0.0278 0.0287 0.0316 8 0.0141 0.0330 0.0133 0.0276 0.0133 0.0296 0.0270 0.0310 9 0.0138 0.0302 0.0165 0.0317 0.0131 0.029 0.0283 0.030610 0.0141 0.0292 0.0152 0.0317 0.0134 0.0293 0.0244 0.0294均值 0.0140.029 0.015 0.029 0.012 0.027 0.030 0.031 U含量%Th含量%U含量%Th含量%U含量%Th含量%3 锆英砂U、Th含量比较从表1可见，澳大利亚砂、南非砂、肯尼亚砂基本呈现明显的U高、Th低特征，U含量约为Th含量的两倍，而海南砂则基本呈现U、Th含量接近的特征[6]。
工业碳酸锆标准
工业碳酸锆标准
工业碳酸锆的标准主要是以其纯度、杂质含量和颗粒度等指标来定义的。
以下是一些常见的工业碳酸锆标准：
1. 纯度：工业碳酸锆的纯度通常高达99.5%以上，这是其最基本的质量要求。
纯度越高，其性能和用途就越广泛。
2. 杂质含量：工业碳酸锆中的杂质主要包括金属离子、有机物和水分等。
这些杂质的含量通常有严格的限制，以保证碳酸锆的质量和性能。
3. 颗粒度：工业碳酸锆的颗粒度通常要求在0.1-5mm之间。
颗粒度的大小会影响碳酸锆的溶解速度和性能。
4. 水不溶物：工业碳酸锆的水不溶物含量也是有严格的标准。
水不溶物含量过高，会影响碳酸锆的质量和性能。
5. 电导率：工业碳酸锆的电导率也有严格的标准。
电导率过高，可能会影响碳酸锆的用途。
以上就是一些常见的工业碳酸锆标准，希望对你有所帮助。
国内氧化锆市场分析
国内氧化锆市场分析贾翃; 逯福生; 王向东; 郝斌【期刊名称】《《中国金属通报》》【年(卷),期】2012(000)018【总页数】2页(P22-23)【关键词】电熔氧化锆; 市场分析; 国内; 供需状况; 市场情况; 应用; 化学; 生产【作者】贾翃; 逯福生; 王向东; 郝斌【作者单位】中国有色金属工业协会钛锆铪分会【正文语种】中文【中图分类】TQ134.12文章简要介绍了锆英砂目前的供需状况、化学氧化锆和电熔氧化锆的主要应用领域，并分别对化学氧化锆和电熔氧化锆的生产及市场情况进行分析，预测了氧化锆的生产及应用趋势。
氧化锆是一种支撑现代高技术新材料产业发展的重要的基础原料。
氧化锆按生产工艺的不同，有碱熔法、氯化法、等离子法、电熔法等四种方法，除等离子法外，我国其他三种方法都有采用。
碱熔法和氯化法生产的产品俗称化学氧化锆（简称化学锆），电熔法生产的产品称为电熔氧化锆（简称电熔锆）。
化学锆产品纯度高、质量好，但生产工艺流程较长，需消耗大量的酸碱试剂，生产成本较高；电熔锆是由欧美日等国家在上世纪七十年代中期开发的，工艺流程较短，生产成本较低，但产品纯度和一些物理性能不及化学锆。
锆英砂是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物，在锆矿物中分布最广、储量最大、类型最多。
锆英砂是生产氧化锆及多种锆制品的主要原料，目前世界年产锆英砂为130万吨。
2010年中国进口锆英砂（折合成精矿）总量达到57.4万吨，其中澳大利亚、南非和印尼的锆英砂占进口总量的90%以上，国产锆英砂精矿4.4万吨左右，加上从钛矿中分离得到的锆英砂精矿2.5万吨，全年中国市场锆英砂供应量约为64.3万吨，实际消耗约为64万吨，占世界总产量的一半左右，其中生产化学锆消耗约11万吨，占17.2%左右；生产电熔锆消耗约10万吨，占15.6%左右。
1．化学锆主要应用范围耐火材料。
耐火材料是化学氧化锆的最早应用领域之一，也是应用最为广泛的领域之一，化学锆主要用于生产氧化锆坩埚、氧化锆耐火纤维、氧化锆窑炉材料等耐火制品。
锆合金的研发历史、现状及发展趋势
㊀第41卷㊀第5期2022年5月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.41㊀No.5May 2022收稿日期:2021-12-15㊀㊀修回日期:2022-03-22基金项目:国家自然科学基金优青项目(51922082)第一作者:贾豫婕,女,1997年生,博士研究生通讯作者:韩卫忠,男,1981年生,教授,博士生导师,Email:wzhanxjtu@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202112010锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势贾豫婕,林希衡,邹小伟,韩卫忠(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,陕西西安710016)摘㊀要:锆合金作为一种重要的战略材料,被誉为 原子能时代的第一金属 ,由于其低中子吸收率㊁抗腐蚀㊁耐高温等优点,被广泛用作核反应堆关键结构材料㊂我国锆合金基础研究及工业化发展起步较晚,锆合金种类较少,因此,锆合金的研发受到了学术界及工业界的广泛重视㊂回顾了核用锆合金研发的历史进程㊁应用现状及未来发展趋势,阐明了锆合金基础研究和开发应用的重要性,简要介绍了新兴的高性能锆合金,包括医用锆合金㊁耐腐蚀锆合金㊁高强高韧锆合金和锆基非晶合金㊂随着核反应堆的升级换代和非核用应用需求的多样化,发展新型锆合金㊁拓展锆合金的应用范围,是锆合金未来研发的着眼点㊂关键词:锆合金;包壳;强韧化;耐蚀性;抗辐照性中图分类号:TG146.4+14;TB31㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2022)05-0354-17引用格式:贾豫婕,林希衡,邹小伟,等.锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势[J].中国材料进展,2022,41(5):354-370.JIA Y J,LIN X H,ZOU X W,et al .Research &Development History,Status and Prospect of Zirconium Alloys[J].Materials China,2022,41(5):354-370.Research &Development History ,Status andProspect of Zirconium AlloysJIA Yujie,LIN Xiheng,ZOU Xiaowei,HAN Weizhong(State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials,Xi a n Jiaotong University,Xi a n 710016,China)Abstract :Zirconium alloys,as an important strategic material,also widely known as the first metal in the atomic-energyage ,are widely used in nuclear reactors as key structural components because of their small thermal neutron capture cross-section,excellent corrosion resistance and high-temperature mechanical properties.The fundamental research and industrial-ization of zirconium alloy in China is later than that of the developed countries.As a result,our zirconium industries have less variants of products,which attract broad attentions from the academic communities and industry sectors.In this review,we retrospect the development history,application status and future trends of nuclear-related zirconium alloys,and empha-size the importance of accelerating fundamental research and developing new zirconium alloys.The design and development of advanced high-performance zirconium alloys are also briefly introduced,including medical-used zirconium alloys,corro-sion-resistant zirconium alloys,high strength-high toughness zirconium alloys and zirconium-based amorphous alloys.With the requirements of further upgrading of nuclear reactors and the diverse applications,the development of new zirconium al-loys and the broadening of their applications are key points in future research &development of advanced zirconium alloys.Key words :zirconium alloy;fuel cladding;strength-ductility;corrosion resistance;irradiation resistance1㊀前㊀言锆元素的地壳丰度约为1.30ˑ10-4,处于第18位㊂然而,锆矿石全球储量分布不均,如图1a 所示,供需市场严重错位[1]㊂锆的熔点为1852ħ,具有低毒㊁耐腐蚀㊁热中子吸收截面小㊁高温力学性能优良㊁与人体相容性好等优点;其化合物如氧化锆㊁氯氧化锆等具有独特的化学和物理性能㊂因此,锆及锆制品被广泛应用于核工业㊁化学工业㊁陶瓷工业㊁耐火材料工业㊁铸造业㊁航空航天㊁医疗行业等㊂目前,我国锆产业的生产和发展主要有2个特点:一是锆矿石严重依赖进口(图1a);二是主要消费品集中在陶瓷等领域,初级产品占比高㊁产能过剩,整体产业污染高㊁效益低㊁高端产品占比少㊁All Rights Reserved.㊀第5期贾豫婕等:锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势自主化程度低[2-4](图1b)㊂因此,亟需合理规划和布局锆行业的发展,提高锆相关产品的技术含量和附加值,打破锆合金高端市场的国际垄断,在国内建立完整高效的锆合金供应链,对整个锆合金行业进行深入思考和规划㊂图1㊀锆资源分布及生产分析:(a)全球锆矿资源分布[1],(b)国内锆合金产业结构分析及预测[2-4]Fig.1㊀Zr reserves and production:(a)world Zr reserves [1],(b)analysis and forecast of China Zr industry [2-4]2㊀核用锆合金的研发现状2.1㊀国外锆合金研发历程核燃料包壳材料选择的多重设计约束包括抗蠕变性能㊁强度㊁韧性㊁抗中子辐照㊁热中子吸收截面㊁高温性能㊁化学兼容性等各种综合性能的限制[5]㊂锆合金在高温材料中具有较低的热中子吸收截面和较为优良的抗辐照能力,自20世纪50年代开始作为核反应堆中重要的结构材料延用至今㊂美国㊁俄罗斯㊁法国及德国等国家自20世纪50年代起先后研发出一系列锆合金㊂受当时的冶炼条件限制,高纯锆在冶炼及加工过程中会不可避免地引入Ti,C,Al,N,Si 等有害杂质,降低了合金的耐腐蚀性能㊂Sn 作为α相稳定元素,能吸收合金中有害杂质[6]㊂因此,美国于1951年研发出了Zr-2.5Sn 合金,即Zr-1合金[7-9]㊂并在Zr-1合金基础上调整合金成分研制出了Zr-2合金(Zr-1.7Sn-0.2Fe-0.1Cr-0.05Ni),但Ni 元素的加入导致Zr-2合金吸氢量增加㊂于是,在Zr-2合金基础上去掉Ni 元素,增加Fe 元素,研制出了Zr-4合金[10]㊂锆合金中较高含量的Sn 不利于进一步提高合金的耐腐蚀性能,之后,随着冶炼技术的发展,通过将Zr-4合金中的Sn 含量控制在较低水平,并通过增加Fe 和Cr 的含量,改进型Zr-4合金得到了发展㊂此外,不同于美国侧重于研发Zr-Sn 系合金,依据Nb 元素较小的热中子吸收截面和强化合金的作用,前苏联发展了E110等Zr-Nb 系合金[11],加拿大开发了Zr-2.5Nb 合金用作CANDU 重水反应堆的压力管材料[12]㊂随着各国不断提高燃料能耗㊁降低循环成本,改进型Zr-4合金已不能满足50GWd /tU 以上的高燃耗要求[13],各种新型高性能锆合金相继被研发并且部分合金已投入生产,如法国的M5合金[14]㊁美国西屋公司的Zirlo 合金[15]㊁前苏联的E635合金[16]㊁日本的NDA 合金[6]㊁韩国的HA-NA 合金[6]等㊂2.2㊀我国锆合金研发历程面对国外长期的技术封锁及国家核工业发展的急需,我国从20世纪60年代初开始了锆合金的研究及工业化生产,期间成功制取了原子能级海绵锆,建设了西北锆管有限责任公司等具有先进水平㊁与中国大型核电站配套发展的现代化企业,生产制造的国产Zr-4合金完全满足工程要求㊂自20世纪90年代初开始,我国研制了以N18(NZ2)和N36(NZ8)合金为代表的具有自主知识产权的第三代锆合金[17,18]㊂21世纪初开始,一批性能优异的CZ 系列㊁SZA 系列锆合金先后启动研发㊂国内外几种典型核用锆合金的成分对比如表1所示[19]㊂作为核工业的重要材料,核级锆材的国产化生产至关重要㊂将国内外重要的锆合金牌号及其相应的研发年份汇总至图2中[6-17],可以发现我国目前已经具备了各类核级锆材的供应能力,建立了较为完整的自主化核级锆材产业体系,但产能较低㊁自主化水平较弱㊂据中国核能行业协会‘2021年核电行业述评及2022年展望“可知,截至2021年12月底,我国大陆地区商运核电机组53台,总装机容量为5463.695万千瓦;在建核电机组16台,总容量是1750.779万千瓦㊂因此,我国的核电产业每年所需锆材约为1071.6~1268.4t,海绵锆约为2143.2~2536.8t [20]㊂目前国核宝钛锆业㊁中核晶环锆业㊁东方锆业的海绵锆年产能分别约为1500,500和150t,总体产能低于每年海绵锆的需求量㊂总体来看,通过加强锆矿石进口海外布局,推动核用锆合金自主化,提高锆合金企业研发能力和生产效益,是突破我国核工业关键材料卡脖子问题㊁确保我国能源安全的关键一步㊂553All Rights Reserved.中国材料进展第41卷表1㊀几种典型核用锆合金的成分[19]Table 1㊀Composition of several typical nuclear Zr alloys [19]Alloy Chemical compositions /wt%Sn Nb FeCrNi Cu Country Zr-2 1.5 0.150.10.05 USA Zr-41.50.220.1 USAE110 1.0USSR E1252.5Canada Zr-2.5Nb-0.5Cu2.5 0.5Canada Zirlo1.01.00.1USAE635 1.20 1.00.4USSR N18(NZ2)1.00.30.30.1ChinaN36(NZ8) 1.01.00.3China图2㊀国内外锆合金研发历程[6-17]Fig.2㊀Research history of Zr alloys [6-17]2.3㊀核用锆材发展趋势锆合金的研发周期长㊁服役要求高,从研发到批量化生产需要经过大量的性能测试和工序调整(见图3),因此,近20年内核反应堆服役的锆合金种类及应用结构部件近乎不变[21-23],目前核反应堆常用锆合金应用情况如表2所示[21-25]㊂但随着三代核反应堆的逐渐发展及应用,在保证核反应堆安全㊁高效㊁经济的前提下,其燃耗㊁服役寿命及可用性需求不断提升[24],如华龙一号平均燃耗达到45000MWd /tU 以上㊁CAP1400的目标燃耗为60000MWd /tU㊁锆合金的换料周期从12个月延长至18个月及以上,这些要求使得各国密切关注锆合金服役性能的提升㊂其中,拟采取的主要措施为多元合金化和改进加工工艺[25]㊂同时,在现有锆合金的基础上进行成分调整也是发展方向之一,如美国西屋电气公司通过将Zirlo 中Sn 的含量从1%下调至0.6%~0.8%,从而得到耐腐蚀性能和抗蠕变性能更加优异的Optimized Zirlo (OPT Zirlo)[26]㊂我国核用锆合金发展现阶段的目标是实现先进压水堆燃料组件用锆合金结构材料的自主产业化㊂目前,我表2㊀核反应堆常用锆合金应用情况[21-25]Table 2㊀The application of representative zirconium alloys in thenuclear reactor [21-25]Designation of zirconium alloy Reactor types UsageZr-2,Zr-4,BWR (boiling water reactor)Fuel cladding,spacers,fuel outer channel,et al .Zr-4,Zirlo,duplex,M5,MDA,NDAPWR (pressurized water reactor)Fuel cladding,guide tube,grid spacers,plug,fuel outer channel,access port,et al .Zr-2,Zr-4,Zr-2.5NbCANDU Pressure tube,calandria tube,fuel cladding,garter springs,plug,et al .E110VVER-440㊁VVER-1000Fuel cladding,grid spacersE110,E635RBMKFuel cladding,guide tube,fuel outer channel,spacers653All Rights Reserved.㊀第5期贾豫婕等:锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势图3㊀新型锆合金的研发历程[22]Fig.3㊀The research and development route of a new zirconium alloy [22]国的锆合金研发及应用现状如下:不同型号核反应堆所用的Zr-4合金㊁M5合金和Zirlo 合金已经具备全流程的国产化制造能力,其中Zirlo 合金的入堆服役标志着我国核级锆材国产化目标的实现;国内自主研制的SZA 系列和CZ 系列锆合金堆内测试基本完成,工程化生产及性能评价已进入尾声,预计在2025年之前完成该系列新型锆合金的工程化应用;N36作为 华龙一号 中CF3核燃料组件的指定包壳材料,已在巴基斯坦卡拉奇核电站2号机组运行使用[27,28]㊂在自主产业化目标即将实现的同时,我国核用锆合金发展的部分问题仍未解决,例如自主研制的核用锆合金种类少,堆内测试地点少,堆内模拟数据库急需建立,针对锆材加工工艺㊁组织分析与堆内外服役性能之间的机理联系研究尚有不足等㊂2.4㊀核用锆材的生产加工技术进展及新型锆合金的开发改进锆合金的生产加工工艺与研制新型锆合金是发展核用锆材的关键㊂近年来,国内外在锆合金的生产加工技术以及合金成分优化方面都取得了重要进展㊂2.4.1㊀锆合金的加工技术进展核用锆合金管件的加工一般采用如图4所示的工艺流程[29],依次包括锆合金铸锭的熔炼㊁铸锭锻造㊁β相区淬火㊁热轧㊁反复的冷轧及退火,最终达到尺寸要求㊂改进锆合金的加工工艺是推动锆合金国产化的重要方面㊂目前,各个核发达国家均建成了从原子能级海绵锆到核图4㊀锆合金管件常规的加工热处理工艺流程图[29]Fig.4㊀Conventional processing and heat treatment process of Zr alloy tube[29]753All Rights Reserved.中国材料进展第41卷级锆合金结构材料的完整产业链㊂其中,美国的华昌㊁西屋电气,法国的法玛通等公司代表了锆合金产业化的世界先进水平㊂近年来,我国在锆合金的加工工艺方面取得了极大进展㊂在锆合金的熔炼工艺方面,采用非自耗真空电弧熔炼法可以得到组织均一㊁性能良好的锆合金,且铸锭的实际化学成分与预期的成分也相吻合;在锆合金的生产方面,通过工程化研究,我国已系统解决了Zr-4合金大规格铸锭(Φ=650mm 及以上)的熔炼技术及成分的均匀化调控技术㊁铸锭低温开坯技术㊁管材低温加工技术及织构调控技术㊁管材的表面处理技术㊁精整及检测技术等;在锆合金的热加工工艺方面,累积退火参数A 为锆锡合金管的加工提供了有效指导[30]㊂国内多家锆合金企业在生产加工技术方面也取得了很大的进步[31]㊂2010~2013年,中国核动力研究设计院联合西北有色金属研究院研制了采用国产两辊轧机两道次轧制㊁配合进口KPW25轧机生产Φ9.5mm ˑ0.57mm 管材的生产工艺,攻克铸锭均匀化熔炼㊁挤压感应加热等技术难题,推动了N36合金科研成果的转化㊂此外,国核锆业股份公司通过消化吸收美国西屋公司Zirlo 合金生产技术,成功熔炼得到核级Zr-4铸锭㊁R60702铸锭及Zirlo 返回料铸锭,实现了锆合金铸锭大规模国产化的新突破,建立了完整自主化的锆材加工生产线㊂综上所述,在锆合金生产加工工艺改进方面,国家还需加大投入力度,强化生产条件建设,加快具有自主知识产权锆合金的产业化生产步伐,实现核用锆合金研发生产加工的自主化,积极参与国际市场竞争㊂2.4.2㊀新型锆合金的研究与开发新型锆合金研发的主要趋势是开发多元合金,在Zr-Sn-Nb 系合金的基础上通过加入多种合金元素,同时提高锆合金的耐腐蚀性能及力学性能等㊂国内外新型核级锆合金的牌号及详细成分详见表3[31,32]㊂由表3可知,近20年来,随着核电技术的进一步发展,各国在新型锆合金成分筛选方面继续探索,美国㊁法国㊁韩国等在已经成功应用的锆合金基础上,开展了成分优化及新合金成分锆合金的研究㊂为打破国外核级锆合金厂商对锆合金成分的垄断,以中国核工业集团有限公司㊁国家核电技术有限公司㊁表3㊀国内外新型锆合金牌号及成分[31,32]Table 3㊀New Zr alloys developed by different countries [31,32]Designation of zirconium alloyChemical compositions /wt%SnNbFeCr Other Country OPT Zirlo0.60~0.790.80~1.200.09~0.13USAX5A0.500.300.350.25USA Valloy0.10 1.10~1.20USA VB 1.00 0.50 1.00USAM5 1.00 Sʒ(0.10~0.35)ˑ10-2Oʒ0.13~0.17France OPT M50.10~0.301.000.10~0.30France J11.80Japan J2 1.60 0.10 Japan J32.50 JapanHANA-40.40 1.500.200.10 Korea HANA-61.10Cuʒ0.05Korea N18(NZ2)0.80~1.200.20~0.400.30~0.400.05~0.10China N36(NZ8)0.80~1.200.90~1.100.10~0.40ChinaC7 0.10 Cuʒ0.01Sʒ0.025China CZ-10.800.250.350.10Cuʒ0.05China CZ-2 1.000.15 Cuʒ0.01China SZA-4/60.50~0.800.25~1.000.20~0.350~0.10Geʒ0.05or Cuʒ0.05or Siʒ0.015China 853All Rights Reserved.㊀第5期贾豫婕等:锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势中国广核集团㊁西北有色金属研究院等为代表的核电材料龙头企业及研究机构从20世纪90年代初开始注重开发具有自主知识产权的锆合金㊂在前期研究的基础上,西北有色金属研究院进行了锆合金中试研究,确定了新一代锆合金的合金成分范围和加工工艺,研制出2种新型锆合金NZ2(N18)和NZ8(N36)㊂2009~2011年,西北有色金属研究院依托国家 863 计划项目成功研发了一种Zr-Nb 系锆合金 C7合金㊂2016年,由中广核集团自主研发设计的4组STEP-12核燃料组件和4组高性能核级锆合金(CZ 锆合金)样品管组件正式装入岭澳核电站二期1号机组,随反应堆进行辐照考验,这也标志着中广核集团全面掌握了核燃料组件的研究㊁设计㊁制造和试验技术㊂同时,国核宝钛锆业股份公司自主研发的SZA 新型锆合金紧跟锆合金发展趋势,在Zr-Sn-Nb 系合金的基础上添加微量合金元素Ge,Si 和Cu㊂试验结果表明,SZA 系列合金具有优良的耐腐蚀㊁吸氢和力学性能,有望用于CAP1400燃料组件中㊂2018年,在经过8年的技术攻关之后,我国突破了N36锆合金制备的核心技术环节,成功掌握了具有自主知识产权的完整N36锆合金工程化制备技术,已实现批量化生产,并成功应用于 华龙一号 CF3燃料组件的制造,打破了国外长期垄断的局面,解决了我国长期的锆合金出口受限问题[27,28]㊂2.5㊀锆合金的微观组织演化锆合金的再结晶行为,第二相粒子的种类㊁尺寸及分布对锆合金的抗腐蚀性能㊁力学性能有很大的影响㊂此外,锆合金在加工过程中形成的强织构不仅影响锆合金中氢化物的分布特征,还是辐照生长㊁应力腐蚀开裂等的重要诱因㊂因此,锆合金的合金成分和加工工艺对其微观组织和织构演化有重要影响,系统研究锆合金的微观组织演化规律与加工工艺之间的关系是优化锆合金综合性能的基础㊂2.5.1㊀锆合金的微观组织特征核反应堆的极端服役条件要求加工后的锆合金具有均匀的微观组织㊁充分再结晶的晶粒和弥散分布的第二相颗粒等㊂研究表明,通过增加加工变形量或提高热处理温度都会加速Zr-1Nb 合金的再结晶进程[33](见图5)㊂合金元素Mo 的添加大大延缓了Zr-Nb 合金的再结晶过程[34],并且会显著降低Zr-Nb 合金的晶粒尺寸,进而降低合金的塑性㊂含Nb 锆合金的第二相大小及弥散程度与累积退火参数的相关性不强㊂因此,如何在Zr-Nb 合金中获得均匀弥散分布的第二相成为生产加工的重点问题㊂实验表明,N36(NZ8)锆合金中第二相粒子的尺寸㊁数量㊁分布与终轧前热处理的保温温度和保温时间相关[35]㊂经580ħ保温的N36(NZ8)锆合金具有细小且分布均匀的第二相粒子,其耐腐蚀性能较好㊂反之,保温温度的升高或保温时间的延长导致第二相粒子逐渐演化为带状分布,颗粒尺寸增加,耐腐蚀性能显著降低㊂此外,亦有研究发现在650~800ħ保温时,Zr-Nb-Fe 第二相粒子因结构不稳定发生溶解,同时基体析出β-Zr 相[36](见图6)㊂图5㊀Zr-1Nb 合金在580ħ下保温不同时间后的显微组织结构[33]:(a)冷轧变形态,(b)10min,(c)30min,(d)180min;(e)再结晶Zr-1Nb 试样在不同加工变形量㊁热处理温度及退火时间条件下的平均晶粒尺寸Fig.5㊀Microstructures of Zr-1Nb alloy annealed at 580ħfor various time [33]:(a)as-deformed,(b)10min,(c)30min,(d)180min;(e)average grain size of the recrystallized Zr-1Nb specimens subjected to different rolling stain,annealing temperature and annealing time953All Rights Reserved.中国材料进展第41卷图6㊀Zr-Sn-Nb 合金在不同温度保温后淬火得到的显微组织[36]:(a)原始组织,(b)590ħ保温50h,(c)650ħ保温15h,(d)800ħ保温40min,(e)900ħ保温10min,(f)Zr-Nb 二元合金相图富Zr 端Fig.6㊀Microstructure of Zr-Sn-Nb alloy after different temperature of heat preservation [36]:(a)as-received microstructure,(b)590ħ/50h,(c)650ħ/15h,(d)800ħ/40min,(e)900ħ/10min,(f)rich Zr zone of Zr-Nb binary alloy phase diagram2.5.2㊀锆合金的织构锆合金用于核燃料包壳管时,加工织构不仅影响其力学性能,还会影响其辐照生长㊁应力腐蚀开裂和氢脆等行为,因此,加工过程中对锆合金管材织构的控制是十分重要的[37,38]㊂对Zr-Sn-Nb-Fe 新型锆合金管冷轧后的织构分析结果表明[39],管材的织构类型与织构含量随冷加工变形量的变化而变化(如图7所示)㊂冷轧变形前,管材中的主要织构类型为<0001>//周向(TD)和<1120>//轧向(AD)㊂随变形量的增加,<1120>//AD 织构的含量急剧减少,同时<1010>//AD 织构的含量则快速增加,表明取向为<1120>//AD 的晶粒随变形量的增加逐渐转至<1010>//AD㊂图7㊀锆合金管材冷轧变形中织构组分的演化[39]:(a)管材变形锥体示意图,(b)织构组分变化曲线Fig.7㊀Variation of texture component in Zr cladding tube during cold rolling [39]:(a)deformation cone of Zr-Sn-Nb-Fe cladding,(b)tex-ture components evolution with strain [39]㊀㊀Zr-4合金带材是重要的核燃料组件定位格架结构材料,其织构影响辐照生长的倾向,进而影响格架的夹持力[40],因此,如何在生产中控制锆合金带材的织构是一个重要的课题㊂研究发现,β淬火板坯厚度㊁热轧总变形量㊁热轧温度等均会影响Zr-4合金板带材的织构,但热轧变形量的影响最显著[41-43],因此在工业生产中,应主要考虑通过调整热轧变形量来控制锆合金板带材的织构㊂此外,热轧变形量也会对锆合金板材的织构因子,即轧面法向织构因子f n ㊁轧向织构因子f 1以及横向织构因子f t 产生影响㊂增大板材的热轧总变形量能够增大织构因子f n ,同时减小织构因子f 1和f t [43]㊂2.6㊀核用锆合金的堆内(外)性能锆合金在服役过程中始终处于高温㊁高压㊁高应力㊁强辐照的服役环境,且锆合金在高温下极易与用作冷却63All Rights Reserved.㊀第5期贾豫婕等:锆合金的研发历史㊁现状及发展趋势剂的水发生反应,进而引发腐蚀㊁吸氢等一系列问题,因此锆合金的堆内外性能研究受到了广泛的关注㊂2.6.1㊀锆合金的腐蚀性能金属材料的腐蚀反应包括扩散㊁迁移㊁吸附㊁解吸㊁氧化还原和相变等步骤,如图8a所示,其中,影响腐蚀速度的关键因素是氧离子在氧化层中的扩散速率[44]㊂因此,依据Wagner-Hauffle假说[21],可以初步确定锆合金的合金化元素㊂随着锆合金合金成分多元化的发展趋势,腐蚀增重从单一的转折过程变成了复杂的多阶段性过程,如图8b所示,因此,阐明不同成分第二相粒子的耐腐蚀机理变得非常重要㊂通常,第二相的腐蚀速率比基体慢[45,46]㊂当基体被氧化时,内部的第二相被氧化锆包围,均匀弥散分布的第二相可以释放四方相氧化锆内应力,稳定致密柱状晶结构,减缓腐蚀增重转折点的出现㊂而在复杂的服役环境中,中子辐照会造成第二相的溶解和重新分布[47],基于此,有研究[48]建议选择尺寸较大的第二相,从而增加致密氧化层的稳定时间,提高合金耐腐蚀性能㊂图8㊀锆的腐蚀过程示意图[44]:(a)腐蚀中的物质传输,(b)不同合金的整体腐蚀增重曲线Fig.8㊀Illustration of corrosion mechanisms in Zr alloy[44]:(a)ions transportation in corrosion,(b)corrosion weight gain curves of different Zr alloys㊀㊀下面以含Nb(Nb>0.6%,质量分数)锆合金为例简要分析第二相对其腐蚀行为的影响㊂对于含β-Nb的锆合金,延长保温时间以增加β-Nb的析出不一定能够提高基体的耐腐蚀性能,因此,关于β-Nb对基体耐腐蚀性能的影响存在争议[49-52]㊂这种争议的主要原因在于,当合金中含有Fe,Cr,Cu等元素时,其扩散系数比Nb元素高,第二相析出更快,长时间的时效反而会导致其余第二相的析出长大,从而抵消β-Nb的抗腐蚀作用,最终基体的耐腐蚀性能升高不明显㊂总体而言,均匀弥散的β-Nb是具有耐腐蚀作用的,退火参数的选择需要综合不同的合金成分和加工工序进行调整,最终使β-Nb保持弥散㊁均匀的分布㊂近期的研究[53]阐明了β-Zr抗腐蚀能力提高的原因,由于β-Zr会发生共析反应,逐步分解为α-Zr和抗腐蚀性较好的β-Nb,保障了氧化层结构中致密而稳定的四方相氧化锆不断形成,从而降低了基体腐蚀速率㊂除却整体的腐蚀规律,局部腐蚀特征也是研究人员关注的重点,如疖状腐蚀和横向裂纹的产生㊂目前,关于疖状腐蚀的微观机理主要有2种:KUWAE氢聚集模型[54]和周邦新形核长大模型[55](如图9所示)㊂KUWAE氢聚集模型的机理解释为氢聚集在Zr/ZrO2界面上之后巨大的氢压导致氧化膜的破裂,从而使得腐蚀的进一步加剧㊂该模型主要适用于沸水堆[56],这一理论也可以解释大粒径的第二相粒子如何通过影响局部氢传输速度从而导致疖状腐蚀的产生[56]㊂周邦新形核长大模型的机理图9㊀疖状腐蚀机理整体认知:(a)KUWAE氢聚集模型[54],(b)周邦新形核长大模型[55]Fig.9㊀The mechanisms of nodular corrosion:(a)KUWAE model[54],(b)Zhou Bangxin model[55]163All Rights Reserved.中国材料进展第41卷解释是表面取向㊁合金元素㊁析出相局部不均匀导致了氧化膜的局部增厚现象,而氧化膜与基体的内应力不协调使得氧化膜的进一步长大,从而形成了疖状腐蚀㊂而氧化膜与基体的不协调也是横向裂纹产生的主要诱因㊂基于此,研究者[57,58]认为在ZrO2/Zr界面上由于晶体取向的各向异性,引发了第二相的偏聚及氧化层的各向异性生长,从而导致疖状腐蚀的形成[58]㊂随着锆合金合金化元素种类的增加,在今后的研究中,需重点关注不同合金元素带来的腐蚀性能差异,进而建立全面的腐蚀调控理论㊂此外,随着核反应堆向更高堆芯功率密度和更长服役寿命方向发展,对包壳和堆芯结构材料的服役可靠性提出了更高要求,尤其是对锆合金的超高温耐腐蚀性能提出了需求㊂日本福岛核事故中锆包壳与高温水蒸气反应引发氢爆,对现有核燃料组件的安全可靠性敲响了警钟,同时加速推动新型包壳和核燃料组件的研发㊂因此,研发事故容错燃料组件,预防失水事故(LOCA)时锆包壳与高温水蒸气反应引发重大安全事故,是当前的研究热点之一㊂目前,事故容错燃料领域主要包括3种研发思路[59]:①在现有包壳材料表面涂覆涂层,包壳涂层需具备抗氧化性㊁高附着性㊁热膨胀系数匹配㊁耐辐照㊁自我修复㊁高保护性以及制造工艺的稳定性等指标[60],目前的研究主要集中在铬涂层㊁SiC陶瓷涂层㊁高熵合金涂层等;②研究新型燃料包壳材料替换当前的锆合金㊂经过多年的研究,研究者们普遍认为钼合金㊁先进不锈钢[61]㊁SiC基陶瓷复合材料[62]㊁高熵合金[63]等具备代替锆合金的潜力;③研发新型核燃料组件以替代目前的整体UO2基燃料组件,从而大幅度提升核燃料组件的传热效率,降低堆芯温度㊂目前高性能燃料组件的设计思路主要包括美国提出的环形燃料组件[64]和 麻花型 扭转组件[65]等,其中环形燃料组件的发展较为成熟㊂2.6.2㊀锆合金的抗辐照损伤性能核用锆合金在核反应堆中的服役周期一般为12个月及以上,长时间高剂量中子辐照对锆合金的结构和性能产生重要影响,因此,锆的辐照损伤行为是评价其服役可靠性的关键问题之一㊂如图10所示,锆合金在中子辐照下容易引发辐照生长[66]㊁辐照硬化[67]和辐照蠕变[68]等㊂这些辐照效应会使锆包壳产生一系列服役安全问题,澄清其微观机制是调控锆合金抗辐照性能的关键㊂图10㊀锆合金的辐照效应:(a)辐照生长[66],(b)辐照硬化[67],(c)辐照蠕变[68]Fig.10㊀The irradiation damage of Zr alloy:(a)irradiation growth[66],(b)irradiation hardening[67],(c)irradiation creep[68]㊀㊀研究表明,辐照生长与<a>型和<c>型位错环密切相关,其中<c>型位错环的形成机理存在争议㊂最新研究[69]揭示了一种<c>型位错环形成的可能机制㊂纯锆在辐照后间隙型位错环的比例高于空位型位错环,额外的空位形成了二维三角形空位型缺陷㊂通过比较三角形空位缺陷与<c>型位错环的尺寸以及两者的能量,发现当三角形空位型缺陷达到临界尺寸后,会塌陷形成能量更低的<c>型位错环㊂氢的存在会降低表面能㊁稳定空位,促进了二维三角形空位型缺陷的形成㊂界面工程是提高材料抗辐照性能的重要方法㊂界面的引入可以加速辐照缺陷的湮灭,降低辐照缺陷的聚集,提高材料的抗辐照性能[70]㊂此外,界面还具有吸收辐照缺陷[71]㊁通过 空位泵 [72]机制调控辐照点缺陷分布的作用㊂如何在锆合金设计中引入大量相界面是一个重要的挑战㊂研究者曾采用连续叠轧[73]和磁控溅射[74]技术制备层状锆合金,然而这些方法得到的材料各向异性强㊁加工成本高㊁工艺重复性差㊂近期,研究者采用热机械相变法[75],成功制备出了多级三维纳米层状双相锆铌合金,该合金具备优异的力学性能和抗辐照损伤能力㊂锆合金在服役过程中的辐照蠕变和辐照生长等严重影响其服役安全性㊂通常入堆后的锆材放射性较强,难以进一步细致表征,因此,模拟计算成为了研究和评价新型锆合金抗辐照性能的重要手段[76]㊂在宏观尺度上,一般采用有限元方法进行模拟㊂在介观尺度上,研究者通过VPSC(Visco-Plastic Self-Consistent)方法评估多晶蠕变和生长行为[77,78],通过速率理论[79]模拟缺陷演化并预测辐照硬化㊂在原子尺度上一般采用第一性原理计算和分子动力学模拟的方法研究点缺陷及其复合体的性质㊂最终,通过建立模拟平台实现对锆合金服役性能的跨尺度预测㊂综上所述,加强锆合金辐照损伤机理的研究,有利于促进新型抗辐照锆合金的设计㊂此外,加强多功能测试用263All Rights Reserved.。
我国锆资源现状分析及可持续发展建议
我国锆资源现状分析及可持续发展建议申正伟;张方方;韩聪;韩思鹏;赵靖文【摘要】Zirconium is one of the strategic emerging mineralresources ,which is widely used in ceramics ,chemicals ,foundry and casting ,aerospace ,nuclear power and so on .Recently ,with the rapid development of the zirconium industry ,China has become the large zirconium consumer and importer in the world .Based on the analysis of the characteristics ,distribution ,reserve ,yield ,import ,market price of the zirconium resources in China ,this paperputs forward that there are some problems existing inthe Chinese zirconium industry at present ,such asthe inadequate geological exploration of the zirconium resources inChina ,high external dependence on zirconium resources ,the back word technology ,the irrational zirconium industrial structure ,and the serve environmental pollution .Therefore ,it is proposed that our country should enhance comprehensive survey of domestic zirconium resources ,raise the mining and smeltingtechnology , optimize the industrial structure ,as well as pay attention to resource and environment protection ,so as to improve the competitiveness of the Chinesezirconium ore and products in the international market ,and guarantee the healthy and sustainable development of Chinese zirconium industry .%锆作为战略性新兴矿产资源,广泛应用于陶瓷、化工、铸造、航空航天及原子能等领域.近年来锆产业迅速发展,我国已成为世界上锆资源消费与进口大国.本文在分析锆资源特点、分布、储量、产量、进口量和市场价格等的基础上,提出当前我国锆产业中尚存在的一些问题,如资源勘查程度低、对外依存度高、技术工艺落后、资源利用率低、产业结构不合理、环境污染严重等.对此,提出加大资源勘查力度,提升开采、冶炼水平,优化锆产业结构,注重环境资源保护等对策和建议,以提高我国锆矿及产品的国际竞争力,保障我国锆产业的健康可持续发展.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2016(025)003【总页数】6页(P16-20,28)【关键词】锆资源;存在问题;可持续发展;对策和建议【作者】申正伟;张方方;韩聪;韩思鹏;赵靖文【作者单位】中国地质大学 (北京) 工程技术学院 ,北京100083;中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院 ,北京100083;中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院 ,北京100083;中国地质大学 (北京) 地球科学与资源学院 ,北京100083;中国地质大学 (北京) 工程技术学院 ,北京100083【正文语种】中文【中图分类】F407.1锆作为一种重要的稀有金属，具有高熔点、耐腐蚀、可塑性及特殊的核性能等优良特性，可用于制作釉面材料、耐火材料、玻璃添加剂、核燃料包壳及结构材料等，被广泛应用于陶瓷、化工、精密铸造、航空航天及原子能等各个产业领域[1-3]。
氧化锆陶瓷球综述
概述氧化锆球是氧化锆材料中一类用量很大、应用面很广的产品，除了在氧化锆类陶瓷粉体研磨中大量使用外，在其它电子陶瓷粉料，磁性材料粉料、高技术结构和功能陶瓷粉料、日用陶瓷色料和釉料，化工和各类涂料，机械抛光用粉料，医药和食品粉剂的超细研磨中也发挥了为重要的作用。
氧化锆球就得解决在通常使用温度范围内（0-80℃）的单斜晶系转变成四方晶系的问题，掺杂碱土和稀土氧化物是一种有效的方法，这样就出现了不同的稳定剂，如氧化钇、氧化铈、氧化镁和氧化钙等。
实践证明，氧化钇和氧化铈稳定的氧化锆珠是较理想的研磨介质，具有较高的断裂强度和耐磨性。
常见的几种晶相的氧化锆。
不同的稳定剂、同一种稳定剂不同的量所稳定的氧化锆，晶相结构都不一样。
一、全稳定的氧化锆FSZ(Full Stabilized Zirconia)：加8%摩尔比的氧化钇或15%摩尔比的氧化钙可得到正方晶相氧化锆，因此体系不会转变，故称为全稳定的氧化锆FSZ(Full Stabilized Zirconia)，或称正方相氧化锆。
主要用作人工宝石、感应头、耐火材料和颜料等。
二、部分稳定的氧化锆PSZ(Partical Stabilized Zirconia)：单斜相和正方相呈现这种结构。
因其具有的导热性而通常被用于加热和导热材料。
三、四方相氧化锆TZP(Tetragonal Zirconium Polycrystal) 或TTZ(Tetragonal Toughened Zirconia)：加3%摩尔比的氧化钇或约12%摩尔比的氧化铈成为四方晶相氧化锆，此晶相的产品特别适合作研磨材料。
如韩国赛诺氧化锆珠CZY-95(密度≥6.0kg/dm3)，CZC-80（密度≥6.2kg/dm3)和耐诺氧化锆球(NanorZr-95B)，因它们具有较高的耐压强度和较的磨耗率而成为研磨介质的标杆产品。
陶瓷介质球常见的几种成型工艺1、毫米级氧化锆陶瓷球的制备方法毫米级陶瓷球的制备方法目前，制备毫米级陶瓷球的方法主要有模具压制法、“行星式”滚动法、直接热解法等。
国内锆材市场现状分析报告
国内锆材市场现状分析报告一、引言锆材作为一种重要的结构材料，在众多领域中有着广泛的应用。
国内锆材市场的发展与国家经济的发展水平密切相关。
本报告旨在全面了解国内锆材市场的现状，分析其发展趋势，并提出相应的建议。
二、市场概述2.1 锆材的定义锆材指的是以锆为主要元素的材料，其主要成分是锆和锆合金。
锆材具有高熔点、高抗腐蚀性、低热导率等优异的物理和化学性质。
2.2 市场规模目前，我国的锆材市场规模不断扩大，市场需求稳定增长。
根据国内调研数据显示，2019年我国锆材市场的总体规模达到X亿元，同比增长X%。
预计2020年的市场规模有望达到X亿元。
2.3 市场主要应用领域国内锆材市场主要应用于以下领域：1. 核工业：锆材在核电站中的应用非常广泛，主要用于制造核燃料包壳和核燃料装料管。
2. 航空航天：锆材在航空航天领域中具有独特的优势，可用于制造高温结构零件和燃烧室材料等。
3. 化工行业：锆材可用于制造化工设备和催化剂，具有优异的耐腐蚀性能和热稳定性。
4. 生物医学领域：锆材在生物医学设备和人工关节等方面有广泛的应用。
三、市场竞争态势3.1 主要生产商目前国内锆材市场的主要生产商包括：1. 中国锆业集团有限公司2. 东南锆业股份有限公司3. 西南轻合金集团有限公司这些企业在国内锆材市场中具有较强的竞争力，产品质量和技术水平处于国内领先地位。
3.2 技术创新随着科技的不断进步和市场需求的不断变化，锆材市场需要不断进行技术创新，提高产品的品质和性能。
目前，一些企业已经能够生产出高纯度、高强度的锆材产品，并在新材料领域有着广阔的市场前景。
3.3 市场竞争策略为了在市场竞争中占据优势，企业需要制定相应的竞争策略。
包括提高产品质量和技术水平、降低生产成本、加强品牌推广和营销渠道建设等。
四、市场发展趋势4.1 锆材市场前景广阔随着国家经济的快速发展，锆材市场的需求将会持续稳定增长。
尤其是在核电和航空航天领域，对高质量锆材的需求更为迫切。
工业级锆在化学工业的应用现状及前景分析
工业级锆在化学工业的应用现状及前景分析李献军;王镐;文志刚;冯军宁【摘要】锆是一种优良的化工耐蚀结构材料，可以很好地解决化工腐蚀问题和环境污染问题，化工装置中的强腐蚀设备正越来越多地使用工业级锆材，大大提高了设备的使用寿命和可靠性，减少了对环境的污染，取得了显著的经济效益。
本文对国内外工业级锆在盐酸、硝酸、醋酸、甲酸、尿素合成、双氧化等化学工的现状进行概述，并从国家政策、国产工业级锆材发展等方面对锆在化学工业应用前景进行分析。
【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P57-59)【关键词】工业应用前景;化学工业;工业级;锆材;环境污染问题;化工装置;结构材料;腐蚀问题【作者】李献军;王镐;文志刚;冯军宁【作者单位】宝鸡钛业股份有限公司;宝鸡钛业股份有限公司;宝鸡钛业股份有限公司;宝鸡钛业股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ123.6锆是一种优良的化工耐蚀结构材料，可以很好地解决化工腐蚀问题和环境污染问题。
化工装置中的强腐蚀设备正越来越多地使用工业级锆材，大大提高了设备的使用寿命和可靠性，减少了对环境的污染，取得了显著的经济效益。
本文对国内外工业级锆在盐酸、硝酸、硫酸、醋酸、甲酸、尿素合成、双氧水等化学工业应用的现状进行概述，并从国家政策、国产工业级锆材发展等方面对锆在化学工业的应用前景进行分析。
锆与铪为共生元素，其耐蚀性、力学性能及物理化学性能相似。
工业级锆一般指未经锆铪分离制得的金属锆，由于锆铪分离的成本很高，工业级锆的价格比核级锆便宜很多。
锆在大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融盐中具有优异的耐蚀性，是一种优秀的化工耐蚀结构材料，特别适合那些腐蚀严重的关键化工设备的制造，可以很好地解决化工腐蚀问题和环境污染问题。
由于大部分场合主要应用工业级锆的耐腐蚀性能，因而也称其为化工级锆。
近年来，工业级锆材市场受益于我国化学工业的飞速发展呈现出了需求逐年上升的趋势，工业级锆材的需求量已达到约500t/a。
锆板行业发展现状及未来趋势分析和趋势
锆板行业发展现状及未来趋势分析和趋势锆板是一种重要的金属材料，广泛应用于航天、化工、电子、核能等领域。
近年来，随着工业技术的不断进步和需求的增长，锆板行业得到了持续快速发展。
本文将从发展现状和未来趋势两个方面进行分析。
首先，我们来看锆板行业的发展现状。
目前，全球锆板市场规模逐年增长。
根据数据显示，2019年全球锆板销量达到了约XX万吨，销售额超过XX亿美元。
中国是全球最大的锆板生产和出口国家，占据了全球锆板市场的很大份额。
中国的锆板产量和销量在过去十年间保持了稳定增长，技术水平和产品质量也在不断提高。
其次，我们来探讨锆板行业的未来发展趋势。
在全球工业化进程不断推进的背景下，锆板市场需求持续增长的态势将会得以保持。
首先，随着新兴行业的兴起，如新能源汽车、航天航空、新材料等，对锆板的应用领域将会进一步扩展，为锆板行业带来更多发展机遇。
其次，随着科学技术的不断创新，锆板产品的性能和质量将得到进一步提升，满足更高水平的技术要求。
此外，人们对环境保护和可持续发展的关注也将推动锆板行业向更加环保、绿色的方向发展。
锆板生产过程中的能源消耗和废弃物排放将会得到进一步减少，以降低对环境的不良影响。
然而，锆板行业也面临一些挑战和问题。
一方面，市场竞争加剧，不同国家和地区的锆板生产企业规模不断扩大，产品竞争力也在增强。
中国作为全球最大的锆板生产国，必须加强科研创新，提高产品质量和技术水平，以保持竞争优势。
另一方面，锆板行业也面临着原材料供应和价格波动的问题。
锆石是锆板的主要原料，其供应和价格对行业发展具有重要影响。
因此，锆板企业需要与供应商建立长期稳定的合作关系，降低原材料成本，提高供应链的稳定性。
要抓住锆板行业的发展机遇，锆板企业需要采取有效的战略措施。
首先，企业应加大技术研发力度，提高产品的附加值。
通过研发新工艺、新技术，改进产品质量和性能，提高产品的市场竞争力。
其次，企业可以通过合并和收购来扩大规模，实现资源共享，提高市场份额。
Zr—3的研究进展及应用前景
Zr—3的研究进展及应用前景作者：高扬沈艳祥李哲来源：《科技视界》2016年第09期【摘要】锆作为耐氧化、耐腐蚀的易加工金属，在海洋、化工和核工业等领域有广泛的应用。
本文综述了工业纯锆Zr-3（ASTM中R60702）的成分及制备，力学性能及影响因素，焊接工艺及耐腐蚀性。
本文阐述了Zr-3在一般工业上的应用，并展望其在核工业领域的应用。
【关键词】Zr-3；R60702；工业纯锆；性能研究；核工业应用锆（Zirconium）位于元素周期表第IV-B族，室温下晶界结构呈密排六方晶格结构，在865℃时发生相变，由α-Zr转变为体心立方结构的β-Zr。
由于金属锆具有高熔点（1852℃），耐氧化，优异的耐腐蚀性，良好的导热性能（热导率22Wm-1K-1），热中子吸收截面小（对2200m/s的中子，俘获截面0.185×10-28m2）以及良好的加工性能和力学性能，纯锆及其合金常被制成管材、板材、棒材、锻件等用于海洋、化工和核工业领域。
关于锆及其合金如Zr-1（R60700）、Zr-2（R60802）、Zr-3（R60702）、Zr-4（R60804）、Zr-5（R60705）、M5（Zr-1.0Nb-0.16O）等，在微观组织、退火行为、耐氧化、耐腐蚀性以及应用等方面国内外已进行了大量报道，对于Zr-3在化工领域压力容器或换热器的应用，业已进行了深入讨论。
本文主要综述工业纯锆Zr-3（ASTM中R60702）的成分及制备，力学性能及影响因素，焊接工艺及耐腐蚀性，及其在工业领域的应用。
1 工业纯锆Zr-3的制备及成分目前，常用的锆合金熔炼方法有三种：真空非自耗电弧炉熔炼、水冷铜坩埚感应熔炼和真空自耗感应熔炼。
真空自耗电弧炉熔炼法是工业上生产金属锆的主要方法，通过加入不同含量的不同元素（Fe、Cr、Sn、Nb等），可以得到适应不同实际需求的锆合金。
中国国标和美国标准中Zr-3（R60702）的化学成分含量列于表1。
椅旁快速烧结条件下3种氧化锆机械性能的比较
椅旁快速烧结条件下3种氧化锆机械性能的比较王秋月;冯驭驰【摘要】背景:椅旁快速烧结作为目前最新技术,只适用于个别种类氧化锆的烧结,是否适用于其他氧化锆材料尚无研究报道.目的:研究椅旁快速烧结条件对3种氧化锆材料机械性能的影响.方法:将TT、ST、inCoris ZI三种氧化锆试件分别制备成标准试件,在相同条件下进行椅旁快速烧结,对烧结后的试件分别进行密度、硬度、断裂韧性及双轴弯曲强度的测试.结果与结论:①烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的密度分别为(5.966±0.001),(6.060±0.001),(6.031±0.001)g/cm3,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);②烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的维氏硬度分别为(12.02±0.04),(12.90±0.05),(12.54±0.09)GPa,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);③烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的断裂韧性分别为(4.87±0.07),(6.17±0.10),(6.42±0.08)MPa·m1/2,组间两两比较差异均有显著性意义(P<0.05);④烧结后,TT、ST、inCoris ZI氧化锆试件的双轴弯曲强度分别为(624.41±92.01),(966.01±58.86),(1154.83±49.79)MPa,TT氧化锆试件的双轴弯曲强度低于ST、inCoris ZI氧化锆试件(P<0.05),ST、inCoris ZI氧化锆试件的双轴弯曲强度比较无差异(P>0.05);⑤结果表明,ST、inCoris ZI氧化锆椅旁快速烧结后的机械性能可满足临床需要,TT氧化锆椅旁快速烧结后还需要恰当选择临床适应证.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2019(023)006【总页数】6页(P877-882)【关键词】口腔材料;椅旁快速烧结;氧化锆;维氏硬度;断裂韧性;双轴弯曲强度【作者】王秋月;冯驭驰【作者单位】北京大学第一医院口腔科,北京市 100034;北京大学第一医院口腔科,北京市 100034【正文语种】中文【中图分类】R459.9;R318.08文章快速阅读：文题释义：氧化锆的椅旁快速烧结：氧化锆陶瓷在常规烧结条件下常需8-10 h才能达到高的强度及致密性，而椅旁氧化锆快速烧结方式作为目前最新技术，优化了烧结曲线，通过提高升降温速率、缩短保温时间，达到10-15 min的氧化锆快速烧结。
国产与进口EA4T车轴材料性能对比研究
国产与进口EA4T车轴材料性能对比研究王之香;王玉玲【摘要】对国产与进口EA4T车轴材料的各项性能进行了对比研究.研究结果表明:国产和进口EA4T车轴材料的室温力学性能、低倍组织、微观组织质量水平相当;国产EA4T车轴材料的纯净度(P、S、[H]、[O])、非金属夹杂物、低温冲击韧性控制水平优于进口车轴材料,国产EA4T车轴材料完全可达到进口材料质量水平.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】3页(P1-2,10)【关键词】纯净度;力学性能;冲击韧性;微观组织【作者】王之香;王玉玲【作者单位】山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心,山西太原030003;山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心,山西太原030003【正文语种】中文【中图分类】TH12EA4T车轴钢是一种广泛使用于国外动车车轴及大功率机车车轴的钢种，也是欧洲标准（EN13261“铁路应用-轮对和转向架-车轴-产品要求”）规定的高速客车车轴用钢。
长期的铁路车辆运营记录表明车轴是列车最重要的受力部件之一，随着车速的提高，将引起车轴动载荷的加大，这直接关系到列车的行车安全，也对车轴的性能提出了更高的要求[1]，因此对车轴材料的纯净度、致密度、力学性能等要求很高。
EA4T车轴钢对性能（力学性能、冲击功）和纯净度要求苛刻，不仅需要做力学性能，还要求做横向、纵向，缺口深度为5 mm的冲击韧性检验等，技术难度很高。
国际市场中，全球铁路装备业也呈增长态势，每年保持4%的增速。
国际市场的容量远大于国内市场，仅美洲大陆市场的容量就是国内市场的两倍，国际市场的开拓前景更加广阔。
为扩大EA4T车轴出口量，本文对国产与进口EA4T车轴材料进行了各项性能进行了对比。
国产与进口EA4T车轴材料试样均采用箱式电阻炉进行“900正火”+“870淬火（水）+610回火”的热处理，热处理试样规格为200 mm×200 mm×200 mm。
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第6期收稿日期：2018－12－11作者简介：胡旭坤(1983—)，陕西周至人，工程师，学士，主要从事锆合金加工工艺研究櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂殬殬殬殬。
生产与应用国产与进口工业锆性能对比胡旭坤1，2，3，赵林科1，2，3，徐滨1，2，3，杨晶1，2，3，于军辉1，2，3(1．国核宝钛锆业股份公司，陕西宝鸡721013;2．国家能源核级锆材研发中心，陕西宝鸡721013;3．陕西省核级锆材重点实验室，陕西宝鸡721013)摘要：本文概述了国核宝钛锆业股份公司产品概况，工业锆产品标准;对比了国产和进口工业锆产品的化学成分、金相组织、力学性能。
结果表明:国核锆业生产的工业锆铸锭、管材、板材系列产品与进口同类产品的化学成分、力学性能、金相组织结果相当。
关键词：国产;进口;工业锆;性能中图分类号：TG146．414文献标识码：A 文章编号：1008－021X (2019)06－0087－03Performance Comparison of Domestic and Imported Industry Grade ZirconiumHu Xukun 1，2，3，Zhao Linke 1，2，3，Xu Bin 1，2，3，Yang Jing 1，2，3，Yu Junhui 1，2，3(1．State Nuclear Bao Ti Zirconium Industry Company ，Baoji 721013，China ;2．National Center for Energy Ｒesearch and Development of Nuclear Grade Zirconuim ，Baoji 721013，China ;3．Key Laboratory of Nuclear Grade Zirconium of Shaanxi ，Baoji 721013，China )Abstract :This paper summarized the product profile and the industry grade zirconium products standard of State Nuclear BaotiZirconium Industry Company ，and the chemical composition ，metallographic structure and mechanical properties of domestic and imported industry grade zirconium products are compared．The results show that the chemical composition ，mechanical properties and metallographic structure of industry grade zirconium ingots ，pipes and sheets produced by State Nuclear Baoti Zirconium Industry Company are similar to those of imported similar products．Key words :domestic ;imported ;industry grade zirconium ;properties 1引言锆及锆合金由于其热中子吸收截面小，且具有良好的力学性能、加工成型性能、焊接性能、耐酸、碱腐蚀性能而被广泛用于原子能及化工等领域［1］。
在化工领域，工业锆主要用于酸性，强还原性及温度较高且含有卤族离子的醋酸、醋酐等化工装置中。
工业锆的主要产品有锻件、板带材、管棒材等，用于制作压力容器、换热器、塔器、搅拌器等化工装置。
选用锆材作为化工设备制造的关键材料，不仅提高了设备的使用寿命和可靠性，而且改善了工作环境，提高了化工原料的产量，质量和经济效益。
本文概述了我国锆合金的生产龙头企业－－国核宝钛锆业股份公司(简称“国核锆业”)现有工业锆材加工技术水平，对比我国工业锆合金技术与国外进口的差异，以及国核锆业和国外进口Ｒ60702(Zr －3)工业锆板材、管材产品的化学成分、金相组织、力学性能的差异。
为发展我国工业锆合金加工技术，寻求国内外锆材加工差异，实现我国锆材加工和发展技术水平提供了理论和实践基础。
2企业发展概况国核宝钛锆业股份公司是集锆及锆合金材料生产制造、科技研发和理化检测为一体的高科技领军企业，建成了涵盖海绵锆生产、锆合金熔炼和锻造、管棒板带材成品制造在内的我国完整的锆材产业体系，形成了专业化的锆材生产线及研发、分析与检测平台，年产量可满足100台百万千瓦级核电机组用核级锆材的需要及石油化工、醋酸及精细化工等行业对工业级锆材的需求。
近年来，随着国家供给侧的结构性改革以及生态与环保任务放大，国内石油化工业迅速发展，化工装备对工业锆加工材的需求量逐年增加。
国核锆业利用自身产业链优势，相继完成了100余份合同涉及管、板、棒、丝、带材产品的生产，并依据ASME /ASTM 相关规范要求以及相关行业、协会标准制定了一系列内控作业文件和技术标准。
同时，为满足化工行业对长周期耐腐蚀材料的需求，确保与国外进口锆及锆合金产品实际水平保持一致，在实验的基础上建立了严格的工业用优质锆及锆合金产品标准，以满足国内客户高质量的需求。
具体内容见表1。
表1锆材产品种类及等效适用标准对应表产品类型国际标准国核锆业公司标准内控标准优质产品标准锻件ASME SB －493/SB －493MASTM B493/B493MN /SNZ 8102－2017Q /SNZ 8101－2018海绵锆ASTM B494/B494MN /SNZ 8401－2017/·78·胡旭坤，等:国产与进口工业锆性能对比DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2019.06.034山东化工表1（续）产品类型国际标准国核锆业公司标准内控标准优质产品标准锆铸锭ASTM B495/B495M N /SNZ 8101－2017/无缝管及焊接管ASME SB523/SB －523M ASTM B523/B523M ASME SB658/SB －658M ASTM B658/B658M N /SNZ 8103－2017N /SNZ 8107－2018Q /SNZ 8103－2018Q /SNZ 8107－2018棒材/丝材ASME SB550/SB －550M ASTM B550/B550M N /SNZ 8104－2017Q /SNZ 8104－2018带材、薄板及中厚板ASME SB551/SB －551M ASTM B551/B551MN /SNZ 8105－2017Q /SNZ 8105－2018焊丝AWS 5．24N /SNZ 8106－2018/3产品性能对比3．1原材料对比针对工业级锆产品对化学成分的严格要求，国核锆业在ASTM B494/B494M 《原生锆》和有色行业标准YS /T 397《海绵锆》的基础上，形成了编号为N /SNZ 8401－2017《一般工业用海绵锆》内部标准标准，并HZr －1牌号的产品提出了加严内控要求，各牌号产品的化学元素要求见表2。
表2工业海绵锆化学成分元素名称化学成分/%产品牌号HZr －1HZr －2Zr +Hf 含量(不小于)99．499．2Al ≤0．05/C ≤0．02≤0．03Cl ≤0．13≤0．13Cr ≤0．02≤0．05Cu ≤0．01/Fe ≤0．08≤0．15H ≤0．005≤0．0125Mg ≤0．06/Mn ≤0．01/N ≤0．01≤0．025Ni ≤0．01/Pb ≤0．005/Si≤0．01/表2（续）元素名称化学成分/%产品牌号HZr －1HZr －2Ti ≤0．005/V ≤0．005/OⅠ级Ⅱ级≤0．050．05 ≤0．1≤0．14Ⅰ级≤1．0Hf Ⅱ级1．0 ≤2．0≤4．5Ⅲ级2．0 ≤3．0注:如Hf 含量是Ⅰ级时，其O 含量也必须达到Ⅰ级。
经研究发现，工业锆中铪含量对酸碱性介质腐蚀会产生影响，主要体现在铪在锆基体中会形成原电池电位差效应，锆基体中铪含量增加会加速锆在酸碱介质中的腐蚀速率。
同时，降低铪含量可以明显改善锆材的加工性能及成形性能，因此低铪的工业锆制品具有较好的加工性能及耐酸碱腐蚀性能。
另外，国核锆业分析了国外进口工业锆产品中的铪含量，发现国外进口工业锆产品铪含量均低于1．0%。
国核锆业在技转西屋技术基础之上充分掌握了锆铪分离技术，目前可以有效控制海绵锆中铪含量，以此控制锆铸锭中铪含量，国核锆业采用不同铪含量海绵锆所熔Ｒ60702(Zr －3)铸锭铪含量见表3，其余Fe +Cr 、N 、O 、C 、H 等元素均满足技术指标要求，由表中可以看出国核锆业已具备生产不同梯度铪含量的锆铸锭能力。
表3国核锆业工业锆铸锭Hf 含量%化学元素要求铸锭1铸锭2铸锭3铸锭4铸锭5铸锭6Hf≤4．50．010．250．891．522．112．133．2力学性能对比国核锆业与国外进口Ｒ60702(Zr －3)锆合金板材力学性能结果如图1所示。
从图1可见，目前国核锆业生产出的产品力学性能与国外进口的力学性能基本一致。
·88·SHANDONG CHEMICAL INDUSTＲY2019年第48卷第6期图1国核锆业和国外进口Ｒ60702（Zr －3）产品力学性能对比图3．3金相组织国外进口Ｒ60702工业锆板材产品显微组织见图2。
国核锆业生产的Ｒ60702(Zr －3)工业锆板、管材产品的金相组织如图3所示。
从图2和图3对比可见，国核锆业生产出的Ｒ60702(Zr －3)工业锆板、管材产品的成品性能均为再结晶组织形貌，晶粒度评级均为10级。
该组织与国外进口工业锆产品显微组织接近。
a )δ7mm T 向ˑ200b )δ7mm L 向ˑ200图2国外进口Ｒ60702锆合金板材显微组织照片图3国核锆业生产的Ｒ60702（Zr －3）锆合金板材和管材显微组织照片4结束语本文概述了我国锆合金的生产龙头企业－－国核锆业工业锆加工技术水平，通过对国核锆业建立的工业锆标准与国内外标准、化学成分、力学性能、金相组织的对比，形成结论如下:a )国核锆业建立了与国外ASME /ASTM 规范要求以及相关行业标准相一致的工业锆材料标准;同时，在实验的基础上建立了严格的工业用优质锆及锆合金产品标准，以满足国内外客户高质量的需求。
b )国核锆业拥有独立的海绵锆生产线，充分掌握了锆铪分离技术，目前可以有效控制海绵锆中铪含量，已具备生产不同梯度铪含量的锆铸锭能力。