工業(yè)級鋯及鋯合金因在高溫高壓的環(huán)境中具有良好的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，在化工、石油、航空領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景。本文闡述了工業(yè)級鋯及鋯合金的合金化原理，分析了R60702和R60705在不同溫度下的力學(xué)性能，指出傳統石油、化工及醫療行業(yè)中使用的不銹鋼和鎳基合金結構件或零部件已不能完全滿(mǎn)足苛刻條件下的工況需求，概述了工業(yè)級鋯及鋯合金在硫酸、醋酸、鹽酸等惡劣腐蝕環(huán)境及空間技術(shù)領(lǐng)域的應用和研究現狀。新型工業(yè)鋯已經(jīng)表現出優(yōu)異的綜合性能和巨大的應用潛力，因而核結構材料生產(chǎn)加工研究者應進(jìn)一步加強新型工業(yè)鋯的技術(shù)研究并強化其應用，這對加快我國工業(yè)化和空間領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
1、工業(yè)鋯力學(xué)性能
傳統的工業(yè)鋯及鋯合金主要是R60702和R60705。在不同溫度下的力學(xué)性能分別如圖1和圖2所示。從圖1可見(jiàn)，在室溫至350 ℃的區間下，R60702鋯合金的抗拉強度和屈服強度呈現降低的趨勢，而延伸率則先升高后降低隨后又呈升高的趨勢，因而200 ℃是R60702力學(xué)性能的轉折點(diǎn)。從圖2可知，在室溫至500 ℃的區間下，R60705鋯合金的抗拉強度和屈服強度同樣呈現降低的趨勢，而延伸率則呈先升高后降低趨勢；同時(shí)200 ℃為R60705力學(xué)性能的轉折點(diǎn)。但是在低于200 ℃時(shí)，R60705鋯合金的強度明顯優(yōu)于R60702的強度，而延伸率則相反，所以在實(shí)際應用中應按需選擇、區別對待。
2、工業(yè)鋯的應用
傳統石油、化工及醫療行業(yè)中使用的不銹鋼和鎳基合金結構件或零部件已不能完全滿(mǎn)足苛刻條件下的工況需求，基于鋯良好抗腐蝕性及力學(xué)性能特點(diǎn)，鋯及鋯合金在化工、醫藥及其他領(lǐng)域中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。
傳統大型儲硫酸容器是指容量在100 m3以上，由罐壁、罐頂、罐底及附件組成的大型容器，介質(zhì)為質(zhì)量分數20%的稀硫酸，工作溫度為120~140 ℃，設計溫度180 ℃。由于質(zhì)量分數為20%的稀硫酸具有很強的腐蝕性，對大型儲酸罐的設計和材料選擇提出了更高的要求。雖然金屬鉭、鉭鈮具有良好的抗腐蝕性，但是價(jià)格高昂(一臺鉭材或者鉭鈮材料的儲
存罐是一臺鋯材儲存罐的3~4倍)且設備制造工藝不成熟，所以工業(yè)鋯及鋯合金常作為大型儲硫酸容器的首選材料。
醋酸生產(chǎn)過(guò)程中，反應器是其核心設備，工作溫度為185 ℃，壓力為28 MPa，腐蝕介質(zhì)包括醋酸、碘甲烷、CO等，工作環(huán)境十分惡劣。采用工業(yè)級鋯材的設備包括鋯反應器、換熱器、管道、冷凝器、換熱器、泵、閥、攪拌器、塔盤(pán)等；鋯材產(chǎn)品主要包括鋯管、寬厚板、鋯棒、大口徑管道、管件、鍛件等材料完全滿(mǎn)足醋酸化工過(guò)程的需求。
目前應用于鹽酸相關(guān)流程的鋯材設備包括泵、閥、管道、冷凝器及蒸發(fā)器等。鋯在鹽酸環(huán)境中具有較寬的耐腐蝕溫度范圍，如在質(zhì)量分數為10%的鹽酸中使用的最高溫度可達250 ℃，在質(zhì)量分數為37%的鹽酸環(huán)境中使用的最高溫度可達130 ℃。鋯在鹽酸中具有較長(cháng)使用壽命，實(shí)踐表明鋯材換熱器和泵的使用時(shí)間已經(jīng)超過(guò)20年，并且鋯在鹽酸的環(huán)境下不會(huì )改變燃料顏色。
鋯制反應器和熱交換器在尿素合成工業(yè)中的應用已有 30 多年的歷史。使用工業(yè)級鋯材設備可以使反應在較高的溫度和壓力下進(jìn)行，從而使反應進(jìn)行得更快。目前，在雙氧水生產(chǎn)中基本采用鋯材作為設備的結構材料。用工業(yè)級鋯材制造水解管和濃縮管后，減少了循環(huán)介質(zhì)中鉛的污染。
空間技術(shù)是當今世界高新技術(shù)水平的集中體現，是衡量一個(gè)國家綜合國力的重要標志。隨著(zhù)我國月球探測、深空探測、空間暴露、空間應用等方面的任務(wù)越來(lái)越頻繁，高可靠性、長(cháng)壽命、輕量化的航天器設計與制造是未來(lái)空間技術(shù)研究者重點(diǎn)關(guān)注的課題和方向。傳統的合金鋼和鈦合金已經(jīng)遠不能滿(mǎn)足空間活動(dòng)構件在空間低溫、交變溫度、輻照、嚴重摩擦磨損和冷焊等苛刻環(huán)境下的長(cháng)期運轉，文獻采用優(yōu)化成分的手段，提出了可作為空間活動(dòng)構件使用的鋯系合金材料的最佳體系與組成。
鋯合金已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟、國防建設、核工業(yè)等眾多領(lǐng)域，特別是在化工生產(chǎn)中具有廣泛的應用前景。伴隨著(zhù)我國化工和空間領(lǐng)域的發(fā)展，迫切需要研制出高性能的新型工業(yè)鋯產(chǎn)品。雖然我國新型工業(yè)鋯產(chǎn)品還處于研制的初級階段，但是新型工業(yè)鋯已經(jīng)表現出優(yōu)異的綜合性能和巨大的應用潛力。因此，核結構材料生產(chǎn)加工研究者應進(jìn)一步加強新型工業(yè)鋯的技術(shù)研究并強化其應用，這對加快我國工業(yè)化和空間領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
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