Tsirkooniumisulamid on tsirkooniumi või muude metallide tahked lahused, mis on ühine alarühm, millel on kaubamärk Zircaloy. Tsirkooniumil on väga madal termiliste neutronite neelduv ristlõige, kõrge kõvadus, plastilisus ja korrosioonikindlus.
Miks valida meid
Täiustatud seadmed
Varustatud sulatamise, sepistamise, stantsimise, lõikamise, töötlemise ja CNC-ga, pakume protsesse lõpptoodete jaoks.
Rikkalik kogemus
Rohkem kui 20-aastase kogemusega saavutame koos klientidega heaolu.
Kvaliteedi kontroll
Alates VIM-ist kuni toodeteni, kontrollime oma kvaliteeti maakide põhjal.
Ühekordne lahendus
Rohkem kui 3,000 tonni laoseisu ja me tarnime oma klientidele kiiresti.
Tsirkooniumisulamite eelised
Kõrge sulamistemperatuur:Tsirkooniumisulamil on kõrge sulamistemperatuur, mida saab kasutada töötlemiseks ja kasutamiseks kõrge temperatuuriga keskkonnas.
Korrosioonikindlus:Tsirkooniumisulamitel on suurepärane korrosioonikindlus ja neid saab pikka aega kasutada karmides keskkondades, nagu tugev hape, tugev leelis, kõrge temperatuur ja kõrge rõhk, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt keemiatööstuses, mere- ja tuumatööstuses.
Hea biosobivus:Tsirkooniumisulam ei põhjusta bioloogiliste kudedega kokkupuutel äratõukereaktsiooni ning seda saab kasutada hea biosobivusega meditsiiniseadmete ja tehisliigeste ning muude meditsiiniliste materjalide valmistamisel.
Head mehaanilised omadused:Tsirkooniumisulamil on suurepärased mehaanilised omadused, sealhulgas kõrge tugevus, kõrge kõvadus, kõrge sitkus ja kõrge kulumiskindlus jne, mida saab kasutada kvaliteetsete mehaaniliste osade ja tööriistade valmistamiseks.
Madala termilise neutronite neeldumise ristlõige:Tsirkooniumisulamil on väga madal termilise neutronite neeldumise ristlõige, mida saab kasutada tuumareaktorite konstruktsioonimaterjalidena, nagu kütusekatted, survetorud, stendid ja düüsitorud.
Milleks tsirkooniumisulamit kasutatakse? Tuumaenergia ja palju muud
Tsirkooniumi aatomnumber on 40, elemendi sümboliga Zr. Tsirkooniumelement on hõbedase metalli välimusega ja selle tihedus on 6,52 g/cm3. Zr-l on väga väike neutronite adsorptsiooni ristlõige ja suhteliselt kõrge sulamistemperatuur (1855 kraadi või 3371 kraadi F), mistõttu on tsirkoonium suurepärane materjal tuumaenergia varraste jaoks. 1990. aastatel tarbis tuumatööstus umbes 90% igal aastal toodetud tsirkooniumist. Kuna aga üha rohkem inimesi Zr-i ja selle ühendiga tuttavaks saab, on rakendusi leitud rohkem.
Tsirkooniumdioksiid ehk tsirkooniumoksiid on väga oluline tsirkooniumiühend. ZrO2 võib olla suure kõvaduse ja kulumiskindlusega tehnilise keraamika tooraine. Tsirkooniumoksiid võib olla ka läbipaistva kristalli kujul ja see on äärmiselt kõva, nagu teemandid. Seega võib tsirkooniumelemente leida ka juutidest, nagu tsirkooniumrõngad ja tsirkooniumkroonid jne.
Tsirkooniummetallil ja tsirkooniumisulamitel on eelised spetsiaalsetes keemilistes keskkondades – peamiselt äädik- ja vesinikkloriidhappes. Tsirkooniumi korrosioonikindlus tuleneb tihedalt kleepunud oksiidist, mis moodustub peaaegu silmapilkselt. Selle tulemusena on tsirkooniumi kasutatud elektroodikomponentide, äärikupoltide, torude ja varraste valmistamiseks eriotstarbelisteks rakendusteks. Tsirkooniumtooteid kasutatakse laialdaselt ka meditsiiniseadmetes, näiteks tsirkooniumimplantaatides.
Samuti on leitud, et tsirkooniumipõhistel materjalidel on mõned erilised omadused. Tsirkooniumi on kasutatud kõrge temperatuuriga ülijuhtivate materjalide valmistamiseks ja toorainena kasutatakse sageli Zr-kristallvardaid. Tsirkooniumisulameid peetakse ka paljulubavateks materjalideks kaubanduslikul amorfsel metallil, mida nimetatakse ka metallklaasiks. Võrreldes tavaliste metallmaterjalidega ei ole amorfsel metallil terade piire, mis tagab parema kulumiskindluse ja kõvaduse. Veelgi enam, amorfsetel metallidel puudub terapiiride korrosioon ja need võivad tekkida kuumtöötlemisel. Amorfse oleku saamiseks tuleb sulanud sulamid kiiresti maha jahutada. Tavaliselt peab kiirus olema miljoneid K/s, hiljuti välja töötatud Zr-põhiste sulamitega võiks see olla umbes 1K/s.
Prognooside kohaselt kasvab tsirkooniumi nõudlus lähiaastatel seoses nõudlusega tuumaelektrijaamade järele kogu maailmas. Tuumatasemega tsirkooniummaterjalide tootmiseks vajalik tehnoloogia on aga vaid mõnel suurettevõttel ning tohutud investeeringud takistavad uute mängijate turuletulekut. Kuigi tuumatööstus tarbib endiselt suure osa igal aastal toodetud tsirkooniumist, on viimastel aastakümnetel kiiresti arenenud rakendusi muudes valdkondades, näiteks keraamikas.
Puhas tsirkoonium on läikiv, hallikasvalge tugev siirdemetall, mis meenutab vähemal määral hafniumit ja titaani. Tsirkooniumi kasutatakse peamiselt tulekindla ja hägustajana, kuigi selle tugeva korrosioonikindluse tõttu kasutatakse väikeseid koguseid legeeriva ainena. Tsirkooniumi ja selle sulameid kasutatakse laialdaselt tuumareaktorikütuste kattena. Tsirkooniumil, mis on legeeritud nioobiumi või tinaga, on suurepärased korrosiooniomadused.
Tsirkooniumisulamite kõrge korrosioonikindlus tuleneb tiheda stabiilse oksiidi loomulikust moodustumisest metalli pinnale. See film on isetervendav. See kasvab aeglaselt temperatuuril kuni ligikaudu 550 kraadi (1020 kraadi F) ja jääb tihedalt kleepuma. Nende sulamite soovitud omadus on ka madal neutronite püüdmise ristlõige. Tsirkooniumi puudusteks on madalad tugevusomadused ja madal kuumakindlus, mida saab kõrvaldada näiteks nioobiumiga legeerimisega.
Tsirkoonium-nioobiumi sulamid. Tsirkooniumisulameid nioobiumiga kasutatakse VVER ja RBMK reaktorite kütuseelementide kattena. Need sulamid on RBMK reaktori koostekanali põhimaterjal. Kütuseelementide vooderdamiseks kasutatakse Zr + 1% Nb-tüüpi N-1E-110 ja E{{5-tüüpi Zr + 2,5% Nb-sulamit. }} kasutatakse koostekanalite torude jaoks.
Tsirkoonium - tina sulamid. Tsirkooniumisulamid, milles tina on põhiline legeerelement, parandavad nende mehaanilisi omadusi ja on USA-s laialt levinud. Ühisel alamrühmal on kaubamärk Zircaloy. Tsirkoonium-tina sulamite puhul väheneb korrosioonikindlus vees ja aurus, mistõttu on vaja täiendavat legeerimist.
Uute 17 × 17 kütusekonstruktsioonide kattematerjal põhineb samuti tsirkoonium-nioobiumisulamitel (nt optimeeritud ZIRLO materjal), millel on varasemate kütusekattematerjalidega võrreldes parem korrosioonikindlus. Optimeeritud tinatase vähendab korrosioonikiirust, säilitades samal ajal mehaanilise tugevuse ja vastupidavuse ebanormaalsetest keemilistest tingimustest tingitud kiirendatud korrosioonile.
Tsirkooniumi kulud
Kulude osas on need sulamid sageli keemia- ja tuumatööstuse soojusvahetite ja torustike jaoks valitud materjalid. Tsirkoonium on titaanmineraalide kaevandamise ja töötlemise ning tina kaevandamise kõrvalsaadus. Aastatel 2003–2007, kui mineraalse tsirkooni hinnad tõusid pidevalt 360 dollarilt 840 dollarile tonni kohta, langes töötlemata tsirkooniummetalli hind 39 900 dollarilt 22 700 dollarile tonni kohta. Tsirkooniummetall on palju kallim kui tsirkoon, kuna redutseerimisprotsessid on kulukad. Kõik kulud varieeruvad teatud puhtusega oluliselt.
Tsirkooniumi tootmine
Tsirkooniumi metalli tootmine nõuab tsirkooniumi eriliste keemiliste omaduste tõttu eritehnikaid. Enamik metallist Zr toodetakse tsirkoonist (ZrSiO4), redutseerides tsirkooniumkloriidi Krolli protsessis magneesiummetalliga. Krolli protsessi põhijooneks on tsirkooniumkloriidi redutseerimine magneesiumi abil metalliliseks tsirkooniumiks. Kaubanduslik mittetuumakvaliteediga tsirkoonium sisaldab tavaliselt 1–5% hafniumi, mille neutronite neeldumise ristlõige on 600 korda suurem tsirkooniumi omast. Reaktoris kasutamiseks tuleb hafnium peaaegu täielikult eemaldada (alla 0,02% sulamist).
Tsirkooniumisulamid tuumatööstuses
Kütusekatte sisemine raadius on tavaliselt rZr, 2=0,408 cm ja välimine raadius rZr, 1=0,465 cm.
Kütusekate on kütusevarraste välimine kiht, mis asub reaktori jahutusvedeliku ja tuumakütuse (st kütusegraanulite) vahel. See on valmistatud korrosioonikindlast materjalist, mille termiliste neutronite jaoks on madal neelduv ristlõige (~ 0,18 × 10–24 cm2), tavaliselt tsirkooniumisulamist. Kütusekatte sisemine raadius on tavaliselt rZr, 2=0,408 cm ja välimine raadius rZr, 1=0,465 cm. Kütusegraanuliga võrreldes ei teki kütusekattes peaaegu üldse soojust (katet kuumutatakse veidi kiirgusega). Kogu kütuses tekkiv soojus peab kanduma läbi kattekihi; seetõttu on sisepind kuumem kui välispind.
Tuumakvaliteediga tsirkooniumisulamite tüüpiline koostis on üle 95 protsendi tsirkooniumi ja vähem kui 2% tina, nioobiumi, rauda, kroomi, niklit ja muid metalle, mida lisatakse mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse parandamiseks. Seni on PWR-ides kõige sagedamini kasutatav sulam olnud Zircaloy 4. Praegu on see aga asendatud uute tsirkooniumi-nioobiumipõhiste sulamitega, millel on parem korrosioonikindlus. Maksimaalne temperatuur, mille juures saab tsirkooniumisulameid kasutada vesijahutusega reaktorites, sõltub nende korrosioonikindlusest. Levinumad tsirkooniumisulamid Zircaloy-2 ja Zircaloy-4 sisaldavad tugevaid stabilisaatoreid tina ja hapnikku ning stabilisaatoreid rauda, kroomi ja niklit.
Tsircalloy tüüpi sulamid, milles tina on põhiline legeerelement, mis parandab nende mehaanilisi omadusi, on maailmas laialt levinud. Sel juhul aga toimub vee ja auru korrosioonikindluse vähenemine, mille tulemuseks on vajadus täiendava legeerimise järele. Lisaaine nioobiumiga saavutatud paranemine hõlmab tõenäoliselt teistsugust mehhanismi. Niobiumiga legeeritud metallide kõrge korrosioonikindlus vees ja aurus temperatuuril 400–550 kraadi on tingitud nende võimest passiveerida kaitsekilede moodustumisega.
Tsirkooniumisulamite oksüdeerimine
Tsirkooniumisulamite oksüdeerimine on tuumatööstuses üks enim uuritud protsesse. Tsirkooniumi oksüdatiivsel reaktsioonil veega eraldub vesinikgaas, mis difundeerub osaliselt sulamisse ja moodustab tsirkooniumhüdriide. Hüdriidid on vähem tihedad ja mehaaniliselt nõrgemad kui sulam; nende moodustumise tagajärjeks on kattekihi mullide teke ja pragunemine – nähtus, mida tuntakse vesiniku rabedusena. Kuigi paljud neist aruannetest on koostatud selleks, et käsitleda kütuse ja auru reaktsiooni tsirkooniumisulamitega tuumaõnnetuse korral, on endiselt palju aruandeid, mis käsitlevad tsirkooniumisulamite oksüdeerumist mõõdukatel temperatuuridel umbes 800 K ja alla selle. .
Tsirkooniumisulami tulevikupotentsiaal ja areng
Kuna tsirkooniumi ja tsirkooniumisulamitoodete tööstused nihutavad piire, on tsirkooniumisulam tööstuslike rakenduste tuleviku kujundamisel võtmeroll. Oma erakordse korrosioonikindluse ja kõrge temperatuuri stabiilsusega sillutavad tsirkooniumisulamid teed murrangulistele uuendustele erinevates sektorites.
Tsirkooniumisulamitehnoloogia jätkuvad teadus- ja arendustegevused soodustavad kosmose-, tuumaenergia- ja keemiatööstuse edusamme. Insenerid uurivad uusi võimalusi tsirkooniumisulamite tugevuse ja vastupidavuse suurendamiseks, avades uksed veelgi mitmekesisematele rakendustele.
Lisaks mehaanilistele omadustele muudab tsirkooniumisulami biosobivus selle atraktiivseks võimaluseks meditsiiniliste implantaatide ja seadmete jaoks. Selle valdkonna edasise kasvu potentsiaal on paljutõotav, kuna teadlased süvenevad tsirkooniumisulamite optimeerimisse biomeditsiinilistel eesmärkidel.
Kuna silmapiiril on pidevaid täiustusi ja avastusi, paistab tsirkooniumisulami tulevik helge, kuna see jätkab tööstusprotsesside revolutsiooni muutmist ja innovatsiooni edasiviimist.
Tsirkooniumisulamist toodete kasutamine tööstuslikes rakendustes pakub palju eeliseid, mis muudavad selle väga ihaldusväärseks materjaliks erinevates tööstusharudes. Oma erakordse korrosioonikindluse, kõrge temperatuuri tugevuse ja bioloogilise ühilduvusega on tsirkooniumisulamid valmis mängima üha olulisemat rolli tööstusliku tootmise ja tehnoloogia tuleviku kujundamisel.
Kuna tsirkooniumisulamist toodete väljatöötamisel ja rakendamisel tehakse jätkuvalt edusamme, võime oodata veelgi suuremat innovatsiooni ja edusamme tööstusharudes, mis ulatuvad lennundusest ja tervishoiust tuumaenergia tootmiseni. Tsirkooniumisulamite mitmekülgsus ja usaldusväärsus muudavad need väärtuslikuks eeliseks tööstusprotsessides võimalike piiride nihutamisel.
Kasutades tsirkooniumisulamite ainulaadseid omadusi, saavad tootjad parandada jõudlust, tõhusust, vähendada hoolduskulusid ja lõppkokkuvõttes saavutada edu oma vastavates valdkondades. Tulevikku vaadates on selge, et tsirkooniumisulamist tooted on jätkuvalt tipptasemel tööstuslike rakenduste esirinnas kogu maailmas.
Tsirkooniumisulamid, mis vastavad termotuumasünteesi materjalide nõudlusele
Materjalid ja termotuumareaktori disain
Tuumasünteesi on viimastel aastatel põhjalikult uuritud, kuna see suudab luua puhast energiat ilma radioaktiivsete kõrvalsaaduste levikuta. Termotuumasüntees on kaks elementi energia vabastamiseks kokku sulanud. Praegu on parim termotuumasünteesi kandidaat deuteeriumi-triitiumi reaktsioon. Deuteerium ja triitium on kaks vesiniku isotoopi, mis sulatades tekitavad heeliumi, vabu neutroneid ja energiat. Praegu hinnatakse termotuumasünteesireaktorite projekte DEMO, STEP ja ITER.
Termotuumasünteesi reaktoris erinevad neutronite tõhususe väljakutsed lõhustumisreaktsioonidest. Triitiumi tuleb pidevalt täiendada, et säilitada termotuumasünteesi reaktsiooni pikaajaline tõhusus. See saavutatakse triitiumi aretamisega mitteelastse neutronite hajutamise teel. Kuna reaktsioonid toimuvad kõrgendatud temperatuuridel ja alluvad termilisele roomamisele, on vaja materjale, mis suudavad kõrgel temperatuuril hästi toimida, säilitades samal ajal madala termilise neutronite ristlõike.
Suuremate struktuuri- ja soojusomadustega materjalide valik on termotuumasünteesi komponentide ohutuks ja optimaalseks kavandamiseks hädavajalik. Termotuumasünteesi reaktori disaini põhielement on kattekiht, mis kaitseb reaktori instrumente kiirguse eest. Kasvatuskatted koosnevad moodulite komplektist, mis katavad termotuumasünteesi reaktori anuma sisemuse ja peavad taluma äärmuslikke temperatuure ja intensiivseid neutronivoogusid. Lisaks tagab see reaktori maksimaalse efektiivsuse.
Materjalide hulka, mida on uuritud kattematerjalide kujundamiseks, on vanaadiumi-, raua-, räni- ja kroomipõhised sulamid ja komposiidid. Hiljutised uuringud on näidanud, et tsirkoonium (Zr) on kasulik kandidaat, kui seda kasutatakse DEMO-taolise reaktori katte esimese seina konstruktsioonimaterjalina.
Tsirkooniumi eelised
Tsirkooniumi on lõhustumisreaktorites materjalina kasutatud juba umbes kuus aastakümmet. Tänapäeval kasutatakse kergvee lõhustumisreaktorites kütusekatte ja sõlmedena palju tsirkooniumisulameid. Levinud sulamid on Zr-2.5, ZIRLOTM ja Zircaloy-2 ja –4. Nende sulamite edu on suuresti tingitud nende termilise neutronite neeldumise väikesest ristlõikest võrreldes muude konstruktsioonimaterjalide elementidega.
Väikese termilise neutronite neeldumise ristlõike eeliseks on see, et see võimaldab neutronite suuremat kättesaadavust, mis säilitab lõhustumisreaktsiooni kriitilisuse. Muud materjalid vajavad täiendavat rikastamist, mis võib olla rahaliselt kulukas. Kuna aga termotuumasünteesi reaktsioonid toimuvad kõrgetel temperatuuridel ja töö käigus tekib omane termiline roome, ei piisa praegustest tsirkooniumisulamitest.
Praeguste tsirkooniumisulamite uurimine ja probleemide lahendamine
Ajakirjas Journal of Nuclear Materials avaldatud uuringus on autorid uurinud mitmeid praegu kaubanduslikult saadaolevaid tsirkooniumisulameid, sealhulgas kahekomponentseid sulameid nagu Zr-V ja Zr-Si sulamid, aga ka kõrgema järgu sulameid nagu Zr-Nb-Ti ja Zr-Mo-Sn. Jõuti järeldusele, et edasiste uuringute käigus võivad kõrgema järgu sulamid näidata soodsaid termilisi ja struktuurseid omadusi (nagu tugevus ja elastsus), säilitades samal ajal madala termilise neutronite ristlõike.
Siiski on praegu puudulikud andmed nende sulamite toimimise kohta töötamise ajal esineva kõrgendatud temperatuuri korral. Termotuumasünteesireaktoris võib temperatuur kergesti tõusta kuni 500-700 oC. Mis tahes tsirkooniumisulamitest koosnevatel konstruktsioonimaterjalidel on vedelmetalli või heeliumiga jahutatud kattekihtides kasutamisel eeldatavasti paremad termilised ja mehaanilised omadused.
Uurides praegu saadaolevaid tsirkooniumisulameid, jõudsid autorid järeldusele, et Zr{0}} kasutamine kattestruktuurimaterjalina parandaks märkimisväärselt triitiumi aretussuhet. Kuigi see on teistest kandidaatidest, nagu V-4Cr-4Ti, oluliselt parem, on kõrgetel temperatuuridel siiski probleeme tugevuse, termilise roomamiskindluse ja väsimusomadustega. Lisaks võivad lisandid põhjustada murenemisprobleeme, mis hõlbustab tõkkekatete vajadust.
Meie tehas
Hiina Titanium Valleyna tuntud Shaanxi provintsis Baojis asuv Baoji West Titanium Materials Co., Ltd (West-Ti) asutati 2019. aastal registreeritud kapitaliga 60 miljonit jüaani. Ettevõte liideti Baoji Hongyuan Titanium Industry Co., Ltd. ja Baoji Overflow Industrial Co., Ltd.-ga, mõlemal ettevõttel on titaanitööstuses üle 20-aastane kogemus. 2019. aastal hõlmab ühiselt asutatud Baoji West Titanium Materials Co., Ltd äritegevus haruldaste metallide, nagu titaanrulli, plaadi, varda, traadi ja titaani sepistamine, töötlemist ja müüki.
KKK
Hiina ühe professionaalseima tsirkooniumisulamite tootjana ja tarnijana iseloomustavad meid kvaliteetsed tooted ja konkurentsivõimeline hind. Ostke siin müügiks tsirkooniumisulamit ja hankige meie tehasest pakkumine. Kohandatud teenuse saamiseks võtke meiega ühendust.
