锆材加工及应用

其余5-10%的金红石用于:
钛金属和合金材料 焊条涂料 玻璃纤维
2018/10/22
11
鈮的来源
鈮由下列矿石中萃取: 烧绿石 鈮铁矿 钽铁矿
2018/10/22
12
工业鈮来源
采矿 烧绿石 巴西 加拿大
鈮铁矿
尼日利亚 钽铁矿 巴西 非洲
2018/10/22 13
最大的鈮矿
巴西 加拿大 两地供应全世界90%的鈮
2018/10/22
14
锆的主要应用
核反应堆 化工设备 作合金成分
2018/10/22
15
锆的核应用
核反应堆 压水堆 沸水堆 CANDU反应堆
燃料颗粒包覆材料
燃料包覆管
2018/10/22
16
锆的核应用
反应堆内组件 槽管 隔离 棒材
鈮的主要应用
防腐作用
用于浓硝酸生产设备


用于带氧化剂的盐酸和溴化氢
用于液溴的生产
镀铂阳极的基底 镀铬设备和镀铬溶液回收系统 鈮的一个特点,和大多数防腐合金不同,在于能容许一 定量的氟离子存在
2018/10/22
20
鈮合金的主要应用
鈮-1锆: 钠蒸汽灯零件 液体金属的容器和管道 鈮-55钛:
斜锆石
南非 俄罗斯
2018/10/22
5
最大的锆矿
南非 澳大利亚 俄罗斯 美国
印度
2018/10/22
6
锆英石的主要用途
陶瓷釉料遮光剂 耐火材料 铸模 阴极射线管及光纤用玻璃
高级陶瓷
磨料 化工产品 金属的来源
钛主要来自于两种矿石: 金红石 钛铁矿
表面最好要彻底酸洗
提高温度有助于成形 对多步成形，要考虑中间应力释放退火
2018/10/22
32
封头成形
材料的检查和搬运 检查板材有否擦伤，麻点等 用细砂轮把表面缺陷处理掉 用叉车搬运时，叉上要加上保护套
2018/10/22
33
锆封头成形推荐的工序
材料加热 把材料放入氧化/中性炉内，炉温至少为260 ℃ 或260427℃ 避免火焰碰到材料，以减少氢的吸收。 模具加热 成形模具加热至200 ℃左右，用示温色笔或高温计检 查温度
锆、钛和鈮简介
2018/10/22
1
提纲
金属的历史和资源 主要应用 物理和冶金特性 材料规格
2018/10/22
2
金属的历史:名称来源
锆 钛 钽 鈮
2018/10/22
3
锆的来源
锆主要来自两种矿石: 锆英石 斜锆石
2018/10/22
4
工业锆
从海边沙滩中开采 锆英石 澳大利亚 美国佛罗里达州
2018/10/22
24
鈮的机械性能：
鈮是具有韧性和延展性的金属。硬化缓慢。在退火前 可压缩95％以上。箔材和丝材都易制造。
气体杂质（如：氧）会大大减低鈮的延展性。
加入锆、钛和其它多种元素能大大提高鈮的强度。 鈮合金在高温时能保持高强度。用于高温场合鈮合金 涂有保护膜。
2018/10/22
25
通用编号：锆
锆702－非合金：R60702 锆704－Zr-Fe-Cr-Sn:R60704 锆705－Zr 2-3%Nb:R60705 锆706－Zr 2-3%Nb:R60706
低氧锆
用于爆炸复合 用于高成形要求场合
2018/10/22
26
通用编号：
高温合金 鈮：R04210 鈮-1锆：R04261 钽： R05210
2018/10/22
8
工业钛来源
从海边沙滩或矿藏中开采 钛铁矿 澳大利亚 加拿大
挪威
俄罗斯 金红石 澳大利亚 赛拉利昂
2018/10/22
南非
9
最大的钛矿
澳大利亚 美国 加拿大
2018/10/22
10
金红石的主要用途
90-95%的金红石作为氧化钛颜料或遮光剂用于; 油漆和染料 纸张 塑料
湿氧化设备
在干湿氯交替出现的场合，鈮和鈮合金是理想的材料
2018/10/22
21
锆的萃取
克罗尔工艺 ZrCl4+2Mg=Zr+2MgCl2 在钢制坩埚里分批操作 从氯化镁团块除去多余的镁
所得的锆成烧结多孔“海绵”状
海绵锆经真空蒸馏净化
2018/10/22
22
冶金
机械，物理和热力学特性 材料规格 常规产品
2018/10/22
27
制造过程
成形 清理和酸洗 机械加工 铸造
焊接
热处理
2018/10/22
28
锆的成形过程
轧制成形 冷弯冲压成形 需要考虑的因素： 成品的半径
阴阳模具的质量
板材表面的状态 热处理的条件 表面情况
2018/10/22
29
封头成形
封头的模压成形 如有模具，应选此法加工 封头为一整体，无焊接 旋冲技术
在无模具时采用（一般用于大尺寸封头）
可能要用两块板焊接起来才有足够尺寸
2018/10/22
30
封头成形
旋冲技术 用两板焊接成一块，焊缝必须经过处理，把隆起和缺 口去除掉。 焊接的板材必须在成形之前作应力释放。
2018/10/22
31
锆封头成形的注意点
仔细审查工序： 模具的状态和间隙 毛坯的表面情况 全面退火的冶金条件
2018/10/22
34
封头成形推荐的工序
封头半径成形 从炉内取出板材，用压力/模具加工（加工材料的温度 应保持在150 ℃以上，如有需要再加热） 重复加热和成形步骤直至达到要求半径 可用火焰喷灯或高温辐射加热器对加工材料作局部加 热来保持温度在150 ℃以上。 检验
热中子吸收截面低
高温蒸汽下防腐强
2018/10/22
17
锆作为合金添加剂的应用
铝和镁合金: 控制晶粒大小和显微结构 钢: 用于脱氧
2018/10/22
18
鈮的主要应用
合金材料 钢 不锈钢和高温钢 高温合金
超导线材
核磁共振 原子加速器 湿氧化工艺 火箭喷嘴
2018/10/22 19
2018/10/22
23
冶金和特性
锆的晶体结构 锆702在865℃相变，从α相（密排六方晶格）到β 相 （体心立方晶格） 锆705在854 ℃相变，从α 锆＋β 鈮相（密排六方＋体 心立方晶格） 到β相（体心立方晶格） 各向异性 锆和钛显示出强烈的各向异性，这是由它们在室温时 六方密排的晶格结构造成的 机械性能根据方向变化