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鋯合金在300~400℃ 的高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學(xué)性能、較低的原子熱中子吸收截面(鋯為0.18靶恩),對(duì)核燃料有良好的相容性,因此可用作水冷核反應(yīng)堆的堆芯結(jié)構(gòu)材料(燃料包殼、壓力管、支架和孔道管),這是鋯合金的主要用途。鋯對(duì)多種酸、堿和鹽有優(yōu)良的抗蝕性,所以鋯合金也用于制作耐蝕部件和制藥器件。鋯與氧、氮等氣體有強(qiáng)烈的親和力,所以鋯和鋯合金還在電真空和燈泡工業(yè)中被廣泛用作非蒸散型消氣劑。鋯具有優(yōu)異的發(fā)光特性,所以成為閃光和焰火材料。

鋯和鋯合金塑性好,可制成管材、板材、棒材和絲材,其中管材為主要產(chǎn)品。鋯和鋯合金的加工工藝取決于鋯的基本性質(zhì)和核反應(yīng)堆對(duì)鋯構(gòu)件的特殊要求。鋯的基本性質(zhì)是:易被氧、氮、氫等污染,易粘模具,有同質(zhì)異晶轉(zhuǎn)變。核反應(yīng)堆對(duì)鋯構(gòu)件的要求是尺寸精度高,顯微組織要求嚴(yán)格,性能穩(wěn)定。使用最廣的無縫鋯管加工的主要工序?yàn)?配制自耗電極、熔鑄、鍛造、熱擠(管坯)、冷加工、精整。

真空自耗電弧熔煉法是鋯和鋯合金工業(yè)生產(chǎn)的最普遍的方法。采用正確的加入合金元素的方法,合適的新舊料搭配比例和合理的熔鑄制度,才能得到高質(zhì)量的鑄錠。

鑄錠開坯一般在β相區(qū)進(jìn)行,這既有利于變形,又減少了合金元素的偏聚。二次鍛造溫度比開坯溫度低,純鋯和Zr-2合金在α 相區(qū)的高溫區(qū)進(jìn)行鍛造,Zr-2.5Nb在(α+β)相區(qū)進(jìn)行鍛造。終鍛溫度不得低于700℃。熱軋溫度和二次鍛造溫度相近,擠壓溫度更低一些。為防止氧化和粘模,坯料在擠壓前要包銅,或加玻璃涂層。純鋯在液氮溫度下仍有良好塑性。室溫軋板時(shí)兩次退火間的冷加工量可達(dá)40%或更高。成品前的冷加工制度,對(duì)鋯錫合金管材的質(zhì)量和性能有重要影響。為獲得綜合性能好的管材,成品前冷軋的總壓縮率應(yīng)達(dá)50%以上。

 
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