锆材加工及应用

锆合金板带材加工工艺研究锆合金板带材加工工艺研究随着科技的不断发展和工业化进程的推进，锆合金作为一种重要的结构材料，在航空航天、船舶制造、核工业、化工等领域得到了广泛应用。

锆合金具有高强度、良好的耐腐蚀性、低热导率等优点，因此其加工具有一定的难度和挑战。

本文将对锆合金板带材加工工艺进行研究和探讨，以期提高锆合金加工的效率和质量，满足不同领域对锆合金材料的需求。

1. 锆合金板带材加工性能分析锆合金具有良好的热强度和热稳定性，但在高温下容易发生晶粒长大和析出物溶解，从而影响材料的性能。

此外，锆合金还具有一定的塑性和可塑性，但其力学性能与材料的晶粒大小和取向有关。

因此，在加工锆合金板带材时，需要综合考虑其材料性能和结构特点。

2. 锆合金板带材的常规加工工艺常规的锆合金板带材加工工艺主要包括锻造、轧制和拉伸等。

锻造是通过材料的塑性变形来改变其形状和尺寸，在锻造过程中要控制好温度、应变速率和应变量，以避免材料的过度变形和晶粒长大。

轧制是通过辊道的作用将锆合金板带材压延成所需的厚度和宽度，需要控制好压下量和轧制温度，以保证材料的均匀性和尺寸精度。

拉伸则是利用拉力使锆合金板带材在一定温度下发生塑性变形，以改变其形状和尺寸。

3. 锆合金板带材的特殊加工工艺除了常规的加工工艺外，还有一些特殊的加工工艺可用于锆合金板带材的加工。

例如，通过铣削、车削、钻削等切削加工工艺可以获得精密的表面和尺寸，但这些加工过程需要控制好切削速度、进给量和冷却液的使用，以防止材料的损伤和变形。

同时，也可以采用电解抛光、激光加工、电子束焊接等非传统加工工艺来进行锆合金板带材的加工，这些工艺能够提高加工效率和精度。

4. 锆合金板带材加工中的问题与对策在实际的锆合金板带材加工中，常常会出现材料的断裂、晶粒长大、变形和表面质量不佳等问题。

为了解决这些问题，可以采取一些对策。

例如，在锻造过程中控制好温度和变形速率，采用适当的热处理和表面处理方法，增强材料的耐腐蚀性和抗氧化性；在轧制过程中控制好轧制温度和下料量，采用适当的轧制路径和减小的量，以减少晶粒的长大和变形；在拉伸过程中控制好温度和应变速率，保持材料的均匀性和形状稳定性。

醋酸生产设备中锆材的应用文章来源：中国钛材信息网由于醋酸装置的耐腐蚀要求，要用到一些特种材料。

可以说，醋酸生产技术的发展在很大程度上取决于特种防腐材料的发展。

记者近日从国内外两家主要特种金属生产企业了解到，用于醋酸设备的特种防腐材料的生产和制作技术有了不少新进展。

在醋酸设备特种材料中，最贵重的要数锆材。

一套年产20万吨的羰基合成法醋酸装置需用锆材120吨，按目前6万美元一吨的价格，仅锆材的费用就达700多万美元。

过去，国内锆材生产和加工技术发展较晚，因此曾拖了国产羰基合成法醋酸技术发展进度近20年后腿。

国内有的醋酸企业不得不远涉重洋，在美国购买锆材和制造成套的锆设备，再运回国内。

而且还要冒着和国外公司打侵权官司、设备被扣押工期被延误的风险。

如今，国内锆材生产和加工技术已有了快速发展，这是伴随着我国国防军工的发展而发展起来的，由于种种原因，对这方面的宣传较少。

现在可以这么说，国内锆材生产和加工能力在除了满足我国国防军工和核工业的需求之外，可以越来越多地生产诸如醋酸设备等民用锆材产品。

目前我国还没有锆及锆合金容器的设计制造规范，非核用锆材只有企业标准。

锆材的加工制作有其自身的特点，不能简单地套用现有其它有色金属材料的设计规范数据，而应根据其特性加以改进。

季红军介绍了宝钛集团制作锆设备的成功经验。

锆材的抗拉强度随温度升高而显著降低，工业纯锆不宜作为温度高于350℃以上的化工设备使用。

锆在300℃以上时开始吸氢产生氢脆，400℃以上时开始与氮气、氧气反应，因此锆焊接熔池和冷却中的焊缝必须严密处于惰性气体保护之下。

锆不能与其它金属焊接，这是由于锆的熔点1855℃，比许多金属要高，而且容易形成脆性的金属间化合物，引起焊缝脆化。

锆与其它金属连接时，只能采用钎焊、粘结、爆炸焊接和螺栓连接。

锆的弹性模量仅为钢的一半，锆材设备断面尺寸要比钢材大，锆管换热器的折流板间距比钢制的要小得多，比钛制的也略小。

锆的热膨胀系数小，要考虑与其它金属组合设备中的热膨胀应力。

万方数据万方数据万方数据锆的核应用与我国锆材加工技术作者：喻杰， Yu Jie作者单位：上海高泰稀贵金属股份有限公司,上海,201617刊名：机械制造英文刊名：MACHINERY年，卷(期)：2009，47(5)引用次数：0次1.期刊论文熊炳昆.王向东.贾翃.逯福生.郝斌.Xiong Bingkun.Wang Xiangdong.Jia Hong.Lu Fusheng.Hao Bin近2年我国锆铪及锆化学制品的生产、贸易及研发概况-稀有金属快报2007,26(1)介绍了我国近2年来海绵锆、锆铪制品和锆化学品的生产、进出口概况,以及重要研发进展.我国工业级海绵锆产量从2003年的100 t增加到2005年的174 t,2005年的销售量达到150 t;锆粉与锆-铝消气剂等年产量在10 t左右;锆材和锆设备年产量在100 t以上;锆化学制品品种有10余种,年产量已达到20×104 t.锆砂的沸腾氯化工艺、锆铪的MIBK法分离工艺、以电熔ZrO2为原料制取粗ZrCl2工艺和Al-Y复合ZrO2粉的生产工艺等的研发工作,都取得了突破性进展.2.期刊论文李中奎.刘建章中国核用锆铪材料的现状和未来发展-稀有金属快报2004,23(5)综述了我国核用锆、铪材研究开发和生产的历史进程和技术进步.总体上我国已建立起整套的锆、铪材研究开发和生产体系,掌握了主要的生产技术,但在材料应用和国产化方面还与核材料先进国家存在差距.指出,解决海绵锆的国内自给,解决吨级铸锭的成分控制技术,建立先进的板、带材生产线,完善异型材生产技术是我国建立完备锆、铪材生产体系的保障;开发具有自主知识产权的高性能锆、铪新材料,解决工程应用研究的瓶颈,是开拓国际市场和实现国产化的关键,从而保证我国核电事业健康、安全和可持续发展.3.会议论文李中奎.刘建章中国核用锆铪材料的现状和未来发展2004本文对我国核用锆、铪材研究开发和生产的历史进程和技术进步进行了阐述。

锆的应用领域非常广泛，主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆（或称海绵锆）的形式，再进一步加工成各种锆合金，应用于核燃料组件或者普通工业领域：如化工设备。

本文着重介绍金属锆（或称海绵锆）及下游锆合金材的制造及应用情况。

一、锆的简介锆（Zirconium）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。

锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。

锆主要以矿物形式存在于自然界，锆在地壳中锆的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，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、锆资源储量丰富、供应集中据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储量51百万吨、基础储量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量，储量占比分别占44.6%和25.0%，基础储量占比45.45%、18.18%。

我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的0.98%和4.81%。

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亚洲的印度尼西亚、越南、印度等。

目前世界年产锆英砂在125-130万吨之间。

澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前占世界市场份额总量1/3 以上。

南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。

中国锆英砂产地主要分布在海南的文昌和万宁、广东的湛江，年产量约为2万吨。