锆及锆合金牌号和化学成分
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《锆及锆合金牌号和化学成分》
编制说明
（讨论稿）
（2009年3月9日）
2 《锆及锆合金牌号和化学成分》
编制说明
一、 任务来源及计划要求；
根据国标委综合[2007]100号《关于下达2007年第五批国家标准制修订计划的通知》要求，由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草《锆及锆合金牌号和化学成分》国家标准，项目编号：20079074-T-610，计划完成时间2009年。本标准是针对一般工业和核工业用锆及锆合金铸锭及加工材的牌号和化学成分制定的新标准。
二、 编制过程，包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等；
1、编制原则
本标准在编制时，对国内外锆及锆合金各种产品的生产、应用、交易等多方面进行了全面调研，综合各方面调研资料，并结合ASTM协会和ASME协会的多项标准（主要为一般工业用标准，以下简称ASTM标准和ASME标准）等资料确定出以下主要原则：
a、 本标准所涉及牌号和化学成分应包括目前国内各行业（包括核工业和一般工业）中所有产品的相关要求；
b、 本标准所涉及牌号和化学成分应基本包括国外（主要为ASTM标准和ASME标准）一般工业产品中的相关要求；
c、 本标准所涉及牌号和化学成分的确定应充分考虑各行业的统一适用性、协调性和与现在国内市场的衔接；
d、 本标准的编制水平应定位为国内先进水平；
e、 标准应严格按照GB/T 1.1--2000《标准化工作导则 第一部分：标准的结构与编写规则》以及《有色金属冶炼产品国家标准、行业标准编写示列》的规定格式进行编写。
2、分工
本标准由宝钛集团有限公司和宝鸡钛业股份有限公司起草。
3、征求意见单位
本标准在中国有色金属标准计量质量研究所网站公开征求意见，同时向全国锅炉压力容器标准化技术委员会、全国有色金属标准化技术委员会等单位发函征求意见，并对反馈意见和建议进行归纳处理。
4、各阶段工作计划
2007年11月～2008年8月 提出标准草案；
2008年9月～2009年1月 标准征求意见，形成讨论稿； 3 2009年2月～2009年3月 完成标准讨论稿；
2009年4月～2009年5月 完成标准送审稿，并召开审定会；
2009年6月 完成标准的报批。
5、予审会纪要
2009年3月18日，由全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分标委会在江苏省镇江市召开了《锆及锆合金牌号和化学成分》等国家标准讨论会。来自有色金属标准计量质量研究所、全国锅炉压力容器标准化技术委员会、西安宝德粉末冶金有限公司、西安华泰有色金属实业有限公司、西北有色金属研究院、赣州有色金属冶金研究院、湖南湘投金天钛金属有限公司、北京钢铁研究总院、宝钛集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司等10家单位的17位专家代表参加了会议。与会代表认真对《锆及锆合金牌号和化学成分》国家标准进行了讨论，形成会议纪要如下：
a） 删除对应的ASTM标准和ASME标准中的对应牌号；
b） 增加附录A，将本标准中对应的ASTM和ASME牌号进行对照，以便标准使用者查询；
c） 将3.2.3条修改为“核工业用锆及锆合金牌号的铀含量出厂时可不分析，但应保证。”；
d） 将4.2条修改为“……供方可在铸锭上取样进行的化学成分分析。”；
e） 将表1中Zr-1、Z-3牌号的氮含量修改为0.025；
f） 删除表2中一般工业用Sn元素允许偏差；将20ppm换算成0.002%。
三、调研和分析工作的情况
锆及锆合金在酸、碱等介质中具有良好的耐蚀性，同时具有突出的核性能和优良的机械性能，是工业上常用的金属之一。然而，由于该金属的提炼和加工较为困难，因此在很长一段时间主要被用于原子能工业方面，作为核反应堆的结构、包复和控制棒材。
近些年，随着我国锆及锆合金铸锭和加工材生产工业化的实现。目前，锆及锆合金除在核反应堆使用外，也已在化工行业内得到推广和应用，主要用于制造化工设备，如制造耐蚀的反应塔、泵、热交换器、阀门、搅拌器、喷嘴、热电偶套管、导管和容器衬里等；锆及锆合金在电子管工业作为良好的消气剂，锆丝、箔可制作栅极支架、阴极支架和栅极材料等。国内外相关行业对锆及锆合金产品的需求量不断增加。
然而，在锆及锆合金铸锭和加工材的生产、交易中没有相应的牌号和化学成分标准规范，目前均采用企业标准或协议标准进行，牌号和成分无统一的标准可依。因此，制定锆及锆合金牌号和化学成分专用标准是非常必要，该标准的制定不仅可有效的规范锆及锆合金铸锭和加工材的牌号和化学成分，同时也可有力的促进该行业的健康、可持续发展。
四、主要技术内容
1、 本标准规定一般工业级（Zr-1、Zr-3、Zr-5）和核工业级 [Zr-0(Zr01)、Zr-2 (ZrSn1.4～0.1) 、Zr-4(ZrSn1.4～0.2)]共计6个级别的锆及锆合金牌号,其化学成分见表1。
表1 质量百分数/% 4 分 类 一般工业 核工业
牌 号 Zr-1 Zr-3 Zr-5 Zr-0
(Zr01) Zr-2
(ZrSn1.4～0.1) Zr-4
(ZrSn1.4～0.2)
化
学
成
分 主
元
素 Zr -- -- -- 余量 余量 余量
Zr+Hf ≥99.2 ≥99.2 ≥95.5 -- -- --
Sn -- -- -- -- 1.20～1.70 1.20～1.70
Fe -- -- -- -- 0.07～0.20 0.18～0.24
Ni -- -- -- -- 0.03～0.08 --
Nb -- -- 2.0～3.0 -- -- --
Cr -- -- -- -- 0.05～0.15 0.07～0.13
Fe+Ni+Cr -- -- -- -- 0.18～0.38 --
Fe+Cr ≤0.2 ≤0.2 ≤0.2 -- -- 0.28～0.37
杂
质
元
素，不
大
于 Al -- -- -- 0.007 5 0.007 5 0.007 5
B -- -- -- 0.000 05 0.000 05 0.000 05
Cd -- -- -- 0.000 05 0.000 05 0.000 05
Co -- -- -- 0.002 0.002 0.002
Cu -- -- -- 0.005 0.005 0.005
Cr -- -- -- 0.020 -- --
Fe -- -- -- 0.15 -- --
Hf 4.5 4.5 4.5 0.010 0.010 0.010
Ti -- -- -- 0.005 0.005 0.005
U -- -- -- 0.000 35 0.000 35 0.000 35
V -- -- -- 0.005 0.005 0.005
W -- -- -- 0.010 0.010 0.010
Cl -- -- -- 0.010 0.010 0.010
C 0.050 0.050 0.05 0.027 0.027 0.027
N 0.025 0.025 0.025 0.006 5 0.006 5 0.006 5
H 0.005 0.005 0.005 0.002 5 0.002 5 0.002 5
O 0.10 0.16 0.18 0.16 0.16 0.16
a、 本标准涉及核工业锆及锆合金牌号[Zr-0(Zr01)、Zr-2(ZrSn1.4～0.1)、Zr-4(ZrSn1.4～0.2)]及其化学成分与GB/T 8767-1988《核工业用锆及锆合金铸锭》、GB/T 8768-1988《核工业用锆及锆合金无缝管》（已废止）和GB/T 8769-1988《核工业用锆及锆合金棒材和线材》，以上三项标准中的成分规定完全一致，本标准中的牌号和化学成分完全等同与上述标准；与GB/T 21183-2007《锆及锆合金板、带、箔材》相比完全包括其规定。本标准中涉及核工业用锆及锆合金牌号与ASTM标准和ASME标准中牌号为UNS R60001、UNS R60802和UNS R60804的要求相当，其中主元素和9种杂质元素的要求完全一致；增加了Pb、V和Cl杂质元素的考核指标；Zr-2和Zr-4中未对Ca和Nb杂质元素含量进行规定；规定了氧元素含量的上限要求，其他元素含量要求相当。化学成分对比见表2。 5 表2 质量百分数/%
标 准 核 工 业
本标准 ASTM标准
ASME标准 本标准 ASTM标准
ASME标准 本标准 ASTM标准
ASME标准
牌 号 Zr-0
（Zr01） UNS
R60001 Zr-2
（ZrSn1.4-0.1） UNS
R60802 Zr-4
（ZrSn1.4-0.2） UNS
R60804
化
学
成
分 主
元
素 Zr 余量 余量 余量 余量 余量 余量
Sn -- -- 1.20～1.70 1.20～1.70 1.20～1.70 1.20～1.70
Fe -- -- 0.07～0.20 0.07～0.20 0.18～0.24 0.18～0.24
Ni -- -- 0.03～0.08 0.03～0.08 -- --
Cr -- -- 0.05～0.15 0.05～0.15 0.07～0.13 0.07～0.13
Fe+Ni+Cr -- -- 0.18～0.38 0.18～0.38 -- --
Fe+Cr -- -- -- -- 0.28～0.37 0.28～0.37
杂
质
元
素
，
不
大
于 Al 0.007 5 0.007 5 0.007 5 0.007 5 0.007 5 0.007 5
B 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05
Cd 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05 0.000 05
Ca -- -- -- 0.0030 -- 0.0030
Co 0.002 0.0020 0.002 0.0020 0.002 0.0020
Cu 0.005 0.0050 0.005 0.0050 0.005 0.0050
Cr 0.020 0.020 -- -- -- --
Fe 0.15 0.150 -- -- -- --
Hf 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010
Mg 0.002 0.0020 0.002 0.0020 0.002 0.0020
Mn 0.005 0.0050 0.005 0.0050 0.005 0.0050
Mo 0.005 0.0050 0.005 0.0050 0.005 0.0050
Ni 0.007 0.0070 -- -- 0.007 0.0070
Nb -- -- -- 0.0100 -- 0.0100
Pb 0.013 -- 0.013 -- 0.013 --
Si 0.012 0.0120 0.012 0.0120 0.012 0.0120
Zr-3的研究进展及应用前景
科技视界
Science&TechnologyVision科技视界锆（Zirconium）位于元素周期表第IV-B族，室温下晶界结构呈密排六方晶格结构，在865益时发生相变，由琢-Zr转变为体心立方结构的茁-Zr。由于金属锆具有高熔点（1852益），耐氧化，优异的耐腐蚀性，良好的导热性能（热导率22Wm-1K-1），热中子吸收截面小（对2200m/s的中子，俘获截面0.185伊10-28m2）以及良好的加工性能和力学性能，纯锆及其合金常被制成管材、板材、棒材、锻件等用于海洋、化工和核工业领域。关于锆及其合金如Zr-1（R60700）、Zr-2（R60802）、Zr-3（R60702）、Zr-4（R60804）、Zr-5（R60705）、M5（Zr-1.0Nb-0.16O）等，在微观组织、退火行为、耐氧化、耐腐蚀性以及应用等方面国内外已进行了大量报道，对于Zr-3在化工领域压力容器或换热器的应用，业已进行了深入讨论。本文主要综述工业纯锆Zr-3（ASTM中R60702）的成分及制备，力学性能及影响因素，焊接工艺及耐腐蚀性，及其在工业领域的应用。1工业纯锆Zr-3的制备及成分目前，常用的锆合金熔炼方法有三种：真空非自耗电弧炉熔炼、水冷铜坩埚感应熔炼和真空自耗感应熔炼。真空自耗电弧炉熔炼法是工业上生产金属锆的主要方法，通过加入不同含量的不同元素（Fe、Cr、Sn、Nb等），可以得到适应不同实际需求的锆合金。中国国标和美国标准中Zr-3（R60702）的化学成分含量列于表1。表1Zr-3的化学成分[1-4]从表1可以看出，Zr-3（R60702）的化学成分中含有铪元素，其含量不大于(4.5依0.10)%。金属铪是有效的长寿命中子吸收材料，具有热中子吸收截面较大（1.15伊10-26m2），良好的力学性能和耐腐蚀性能，熔点高等特点。除了对于热中子吸收性能的差别，铪的耐腐蚀性甚至还要优于锆，因此，Zr-3中铪元素的存在对于其在腐蚀介质环境下的应用并无影响。2Zr-3的力学性能研究中国国标和美国标准中退火态Zr-3的管材、板材、棒材、锻件的力学性能列于表2。表2Zr-3的力学性能通过控制加工变形量和退火温度，Zr-3可以获得不同的组织性能。随着变形量的增加，位错密度和孪晶数量增加，组织更加精细，抗拉强度增强，但延伸率降低。试验证明，当变形量达到90%时，Zr-3材料的抗拉强度和屈服强度可分别提高到723MPa和637MPa，但延伸率降低到了10.8%；在变形量40%时，Zr-3的应变软化和硬化临界应变速率为1伊10-2s-1。在500~700益退火，Zr-3可以获得较好的强度和延伸率[5-7]。3Zr-3的耐蚀性及焊接性研究锆是钝化金属，其标准电极电位为-1.539V。锆与氧有很强的亲和力，在室温就可以和空气中氧气发生反应生成致密的氧化膜，从而保护基体金属。研究表明，Zr-3在500~700益氧化后表面的氧化物主要为ZrO2，表面硬度增加[8]。纯锆对于干氯气、过氧化氢、苛性碱、发烟硫酸、盐酸、醋酸等具有优异的耐腐蚀性，但在氢氟酸、浓磷酸、浓硫酸、溴水、王水、氢溴酸中容易发生腐蚀，并在含Fe3+、Cu2+的盐酸中可能会发生点蚀与应力腐蚀[9]。锆的焊接性和铬镍不锈钢近似，热膨胀系数（5.5伊10-6/益）是工程用金属材料中最低的，焊接变形小。弹性模量（海绵锆8.96伊104MPa）较小，焊接残余应力小。但在焊接过程中应严防氮、氧、碳、氢等间隙元素的污染，避免产生气孔和间隙腐蚀。锆材的焊接方法很多，包括熔焊、钎焊、固态焊等，最常用的焊接方法之一是TIG焊。研究表明，Zr-3（R60702）的TIG焊接接头中热影响区的耐腐蚀性最差，在5mol/L的醋酸溶液中，热影响区的点蚀情况较为严重，焊缝区的耐蚀性较差，母材的耐蚀性不受影响[10原11]。4Zr-3材料的应用在石油、化工、冶金、医药等工业领域中苛刻的腐蚀条件下，不锈钢和镍基合金都无法满足使用要求时，锆材是优异的材料选择。醋酸工业中，国内外厂家广泛采用锆反应器、换热器、管道等，合肥某家机械研究院研制的采用Zr-3板制作的醋酸生产中的冷却器，为锆设备国产化提供了宝贵的经验。硫酸工业中，锆制壳式和管式换热器代替传统的石墨换热器。锆材设备对于工业中高浓度硝酸也比不锈钢和钛材具有优势，国外一家化工厂处理99%浓度的硝酸时，采用了锆制U型管冷却器。在氯化洗涤器，锆材代替传统的塑料部件，使其使用寿命可提高到25年。在最早使用锆制设备的尿素工业中，锆材主要用于热交换器、冷凝器、反应器、管道系统、泵阀及密封件。由于锆的无毒且耐盐酸腐蚀，锆材还广泛应用与食品和医药生产中[12-13]。相比不锈钢，锆材的价格要昂贵许多。对于在苛刻的腐蚀环境下使用，虽然设备投资较大，但从设备寿命、工人劳动强度、安全环保等方面综合考虑，成本是降低的。5结语目前，锆材在核工业中的应用较为广泛，核燃料及附属材料中采用锆的氟化物作为液体燃料的熔盐；采用Zr-2（R60802）和Zr-4（R60804）合金制作燃料元件的包套管；采用M5（Zr-1.0Nb-0.16O）合金制造的包壳材料用于AFA3G燃料组件中等。工业纯锆Zr-3在一般工业领域已有成熟的应用，且对其性能、焊接和耐蚀性的研究已经相当深入，结合核电厂设备的寿命相对较长及较难更换的特点，对于Zr-3材料应用于核工业设备的研究有待完善。【参考文献】［员］GB/T26314-2010,锆及锆合金牌号和化学成分[Z].［2］ASTMB493,StandardSpecificationforZirconiumandZirconiumAlloyForgings[Z].［3］ASTM
锆的基本知识
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. 锆的基本知识
• 时间：2009/7/27 15:41:32 作者：admin 点击：10012次 网站电话：************ 免费发布供求 免费试用
• 锆
声母:g
字头:锆，（，鋯，）
四笔号码:3736
注音:gào
摘要:gao
笔画:12画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素，符号Zr。银灰色，有光亮，质硬，熔点高，耐腐蚀，可用做原子反应堆铀棒的外套和真空仪器的除气剂。锆与钍、镁的合金轻而耐高温，可做飞行器的外壳。
部首查询:05钅部
锆
zirconium
一种化 学元素 。化学 符号 Zr，原子 序数40 ，原 子量91.224，属周期系ⅣB族。1789年德意志M.H.克拉普罗特在分析锆石时发现一种新元素的氧化物，新元素被命名为zirc-onium，该字来源于zircon（锆石）。1824年瑞典J.J.贝采利乌斯用金属钾还原锆氟酸钾，制得了金属锆。锆在地壳中的含量为0.025％，锆的主要矿物有 锆石（ZrSiO4）和 二氧化锆矿（ZrO2），锆石与钛铁矿、金红石、独居石共生，也可在海滩砂石中找到。
锆是银灰色有光泽的金属，外观像钢，熔点1852±2℃，沸点4377℃ ，密度6.49克／厘米3 。锆的化学性质不活泼 ，致密的金属锆在空气中比较稳定，加热时，表面形成氧化物覆盖层，失去金属光泽。粉末状的锆容易在空气中燃烧，细的锆丝可用火柴点燃。锆对氧具有很强的亲和力，它能夺去氧化镁、氧化铍和氧化钍中的氧，本身成为二氧化锆。锆有强烈的吸氢性能，最大吸氢量相当于 ZrH ，可用作储氢材料。高温下锆还能与氮作用。锆不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，但容易溶解在氢氟酸和王水中。锆的氧 化态为 ＋2 、＋3、＋4，其中＋4价化合物最稳定。
锆材在醋酸行业的应用前景
一８一 专家论坛 精细化工原料及中间体 ２０１２年第２期
铪材在醋酸行业的应用前景 吝媛刘红理夏峰 ｆ宝鸡钛业股份有限公司，陕西宝鸡７２１０１４） 摘要：介绍了醋酸行业概况以及锆材优异的耐蚀性能，着重分析了锆材作为一种耐蚀结构材料在醋酸 行业的应用前景。 关键词：锆及锆合金；耐蚀性；醋酸行业；应用 Ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｉｎ Ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＬＩＮ Ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｈｏｎｇｌｉ，ＸＩＡ Ｆｅｎｇ （Ｂａｏｊｉ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．ＬＴＤ．，Ｂａｏｊｉ ７２１０１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｗｅｒｅ ＳＵｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ａＳ ａ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ＷａＳ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ａｎｄ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ；Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；Ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ １概述 随着我国醋酸行业的产能规模的扩张以及生产 工艺的革新．锆材作为一种优秀的化工耐蚀结构材 料。在醋酸行业中的重要作用已日益凸现，尤其醋酸 行业正面临重新洗牌，降低醋酸行业的生产成本、提 高生产效率成为当务之急。锆材国产化势在必行，在 这个大前提下，锆材在醋酸行业有着十分光明的应 用前景。 ２锆及锆合金 ２．１锆及锆合金简介 锆的化学元素符号为Ｚｒ，是元素周期表中的第 Ⅳ副族元素．英文名为Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ。锆在地壳中的含 量十分丰富。排在丰富化学元素第２０位，目前全球 探明可采储量２４００万吨左右，我国探明储量占全球 的２％，主要分布在海南、广东、山东半岛和辽东半岛 等沿海地带［１１。 锆是一种灰钢色、强延性、难熔的活性金属，密 度为６．４９ｇ／ｃｍ，，熔点为１８５２ｏ（２，室温下晶体结构呈 密排六方晶格结构。锆具有低弹性模量、高回弹指 数、高屈强比、硬度低、摩擦系数大等特点。同时，锆 还具有很小的热中子俘获截面。能够保证原子能反 应堆中有足够的中子数量以维持核裂变反应的持续 进行．在核工业中得到了广泛应用。锆和锆合金主要 分为核工业级和非核工业级．核工业级锆需要去除 铪元素。工业纯锆则是由９５ ５％－９９。２％的锆和铪组 成，其中铪含量不超过４．５％。元素铪不会明显的改 变锆的力学性能、耐蚀性及加工工艺性［２－３［。化工行 业常用的锆合金主要有两种商业等级，Ｚｒ－３和Ｚｒ－ ５．两种材料均由优良的耐蚀性能，其化学成分和机 械性能分别如表１和表２所示。 表１锆合金化学成分 牌号Ｚｒ＋ＨｆＨｆ≤Ｆｅ＋Ｃｒ Ｓｎ≤Ｈ≤Ｎ≤Ｃ≤Ｎｂ ｏ≤ Ｚｒ－３≥９９．２ ４．５≤０－２０ —０．００５ ０．０２５ ０．０５ ０．１６ Ｚｒ一５≥９５．５ ４．５≤Ｏ．２０ —０．００５ ０．０２５ ０．Ｏ５ ２． ．０ ０．１８
锆的基本知识 2
锆一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大。
锆产品的主要原料是锆英砂，全球90％的氧氯化锆(初级产品)的生产能力在中国。目前，国内锆的加工能力12万吨/年，实际产量在8万吨/年，85％以上出口，目前全球锆市场供不应求，目前锆的价格大约每吨12000元，而且价格仍在不断上涨。
金属锆的外表象钢，常温下表面被致密的氧化物层覆盖，但仍有金属光泽。粉状锆为暗灰色。金属锆的熔点为1852℃，密度6.49克／厘米3。其可塑性好，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。锆与铪是化学性质历史学相似、又共生在一起的两个金属，且含有放射性物质。地壳中锆的含量居第20位，几乎与铬相等。目前，自然界中具有工业价值的含锆矿物，主要有锆英石及斜锆石。锆虽为稀有金属，但在地壳中含量却超过铜、锡、锌等。
锆的特点： 锆是一种稀有金属，具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。本次“神六”上使用的抗腐蚀性、耐高温的钛产品，其抗腐蚀性能远不如锆，其熔点1600度左右，而锆的熔点则在1800度以上，二氧化锆的熔点更是高达2700度以上，所以锆作为航空航天材料，其各方面的性能大大优越于钛。
锆的用途： 从军工上来看，钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地捉高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。
从原子能和核能上来看，锆有突出的核能性，是发展原子能工业不可缺少的材料，我国的大型核电站普遍都用锆材，如果用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一年就要消耗掉20到25吨金属锆。一艘三万马力的；核潜艇用锆和锆合金作核燃料的包套和压力管，锆的使用量达20至30吨。 其他网址：/view/38860.htm
金属锆的理化性质及危险特性表
金属锆的理化性质及危险特性
标识 别名：锆粉 UN编号：2008
英文名：zirconium metal powder 危险性类别：第4.2类 自燃物品
分子式：Zr CAS号：7440-67-7 危险货物编号：42005
理化性质 外观与性状 淡灰色有光泽的金属或灰色无定形粉末。燃烧时发白光生成氧化锆。
熔点（℃） 1852 相对密度(水=1) 6.49
沸点（℃） 4377 相对蒸汽密度（空气=1） 无资料
闪点（℃） 无意义 饱和蒸汽压（k Pa） 无资料
引燃温度(℃) 无资料 爆炸上限/下限[％(V/V)]： 无资料/0.16(g/l)
临界压力(MPa) 无资料 临界温度(℃) 无资料
主要用途 用于核工业及耐腐蚀合金、闪光灯、烟花等的制造, 也用作冶金脱氧剂、化学试剂等。
溶解性 不溶于水，溶于热浓酸、氢氟酸、王水及浓硫酸。
毒性及健康危害 毒性 LD50：无资料；LC50：无资料
健康危害 工业上尚未见有锆中毒的报道。
燃烧爆炸危险性 危险特性 微细粉末极易燃烧，有时能自燃发生爆炸。锆粉也能在二氧化碳及氮气中燃烧。粉体在受热、遇明火或接触氧化剂时会引起燃烧爆炸。
灭火方法 采用干粉、砂土灭火。严禁用水、泡沫、二氧化碳扑救。
有害分解产物 氧化锆。
急救措施 ①皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
②眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
③吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。
④食入：饮足量温水，催吐。就医。
泄漏处置 隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿一般作业工作服。小量泄漏：使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中。转移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖。使用无火花工具收集转移回收。
储运注意事项 ①储存注意事项：
为安全起见，储存时常以不少于25％的水润湿、钝化。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。包装密封。应与酸类等分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
化学元素锆
化学元素锆
嘿，朋友们！今天咱来聊聊一种挺有意思的化学元素——锆。
锆这玩意儿，可能很多人都没咋听说过，但它在咱生活中可有着不小的作用呢。
有一次，我和几个朋友在一块儿聊天，就说到了锆。一个朋友瞪大眼睛问：“啥是锆啊？从来没听过。”另一个朋友则笑着说：“嘿，这你都不知道，锆可是很厉害的呢！”我接过话茬：“对呀，锆虽然不那么出名，但在好多领域都有它的身影呢。”
咱就说在核工业里吧，锆可是大功臣呢。它能用来制作核反应堆的一些关键部件，就像一个默默工作的小能手，保障着核电站的安全运行。想象一下，要是没有锆，那核电站可就没那么靠谱啦。
还有在化工领域，锆也有它的用武之地。它能制成一些耐腐蚀的材料，就像一个坚强的卫士，抵抗着各种恶劣环境的侵蚀。
记得有一次，我去参观一个化工厂，看到那些用锆材料制成的设备，心里就想：“哇，原来这就是锆的功劳呀。”旁边的工作人员还跟我介绍说：“这些锆设备可耐用了，给我们省了不少事儿呢。”
而且哦，锆的化合物还有着漂亮的颜色呢。有时候看到那些色彩斑斓的锆化合物，就感觉像是大自然送给我们的一份小惊喜。
我有个学化学的朋友，特别痴迷锆。有一回他兴奋地跟我说：“你知道吗，锆的世界太神奇了！我研究它都入迷了。”我笑着打趣他：“哈哈，你可别掉进锆的世界出不来咯。”
其实呀，生活中很多我们不太熟悉的东西，都有着它们独特的价值和意义。就像锆，虽然不是那种人人皆知的元素，但它却在各个角落里发挥着自己的作用。
所以呀，别小看了任何一个看似不起眼的东西，说不定它就是一个隐藏的宝藏呢。锆就是这样一个低调却又很重要的存在，我们应该多去了解和发现它的奇妙之处呀！
锆及锆合金的焊接
个人资料整理，仅供个人学习使用
1 / 1 锆及锆合金的焊接
一、锆的物理特性及应用
1．室温下，锆属密排六方格金属，为α-Zr结构。锆有良好的结合性能，加热和冷却过程中有相变，在相变温度（862℃）以上，锆是体心立方晶格金属，为β-Zr结构，锆的物理性质如（表一）：
熔点/℃ 密度/（g/cm3 比热/（J/g*k） 热导率/w(cm*k) 线膨胀系数（1/℃） 相变/℃
1852±2 6.51 0.2759 0.18 5.8*10.6 862
(表一)
如果锆中加入锡，能提高转变温度。铁、镍、铬可使转变温度降低，一些锆合金有热处理效应，通过热处理可使力学性能明显改善，如（表二）：
牌号 状态 试验温度 抗拉力强度/μpa 屈服强度/μpa 件大率（%）
Zr-0 退火 室温 290.4 135.4 18
Zr-2合金 750℃ 2.5h退火 室温 408.1-466.4 289.4-318.8 40.5-44
750℃ 2.5h退火 350℃ 181.5-191.3 83.4-93.2 59-61
Zr-4合金 475℃ 4h退火 室温 509.1 470.4 62.9
475℃ 4h退火 350℃ 315.9 285.2 64.7
Zr-2.5Nb合金 475℃ 4h退火 室温 701.4 584.1 18.9
475℃ 4h退火 350℃ 493.4 393.0 18.0
(表二)
锆及锆合金的化学性能及抗腐蚀性，锆是非常活泼的金属，锆和锆合金对环境气体中的氧、氮、氢等气体都有很强的亲和力。锆的优异的抗腐蚀性实际上取决于表面氧化膜的完整性和牢固性。在高温下锆容易与上述气体反应，氢在200℃可生成ZrH2 ,在大约315℃的氢气氛中，锆会吸收氢而导致氢脆，锆表面存在氧化膜可以阻挡氢的吸收。氧在300℃可生成Zr03 ,在大约550℃以上，与空气中的氧反应生成多孔的脆性氧化膜，在700℃以上，锆吸收氧而使材料严重脆化，在600℃锆吸收氮可生成ZrNb.
锆合金无缝管B658-92
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B658-92
锆和锆合金无缝与焊接管
1． 范围
1．1 本标准适用于三种牌号的无缝与焊接的锆和锆合金管。
1．2 以英寸-磅制单位表示的值视为标准值，括号内的数值仅作为参考。
1．3 下面的警告仅适合于本标准的试验方法部分（第13节）：本标准并不打算提出有与其使用有关的安全问题。本标准的使用者的责任是制定适当的安全和健康防护方法并在使用前确定规章制度的使用范围。
2． 引用文件
ASTM标准：
A370 钢产品机械试验的方法和定义
B551 锆和锆合金带材、薄板和中厚板材
E8 金属材料拉伸实验方法法
E29 确定试验数据符合标准固定所取有效位数的推荐方法
E213 金属管材的超声波探伤推荐方法
E264 奥氏体不锈钢和类似合金无缝和焊管的电磁（涡流）探伤方法
3． 术语
3．1 与本标准有关的术语说明：
3．1．1 退火态——本标准的“退火态”是指出现再结晶颗粒组织的材料。
3．1．2 批——一批量应由同一锭料同时生产的具有相同的横截面和相同的公称冶金参数的所有材料组成。
4． 分类
4．1 管子按照如下三种牌号供应：
4．1．1 牌号R60702——非合金锆。
4．1．2 牌号R60704——锆-锡合金
4．1．3 牌号R60705——锆-铌合金
5． 定货内容
5．1 按本标准订购的材料定单应包括下列内容：
5．1．1 数量（重量或件数，或两者）；
5．1．2 材料的名称（锆无缝或焊接管）；
5．1．3 尺寸（直径、壁厚、长度）；
5．1．4 ASTM代号和颁布年份；
5．1．5 牌号（见4.1）；
5．1．6 如果需要，增加说明和补充要求。
注1——典型的定货说明如下：1000根无缝锆管，外径2英寸×壁厚0.06英寸
×长10英寸，ASTMB523，日期______，牌号R60720
6． 材料和制造
锆石的化学成分
锆石的化学成分
work Information Technology Company.2020YEAR 锆石的化学成分研究
摘要：在分析前人资料的基础上，简要地介绍了锆石的化学成分等特征。通过Ｘ－射线荧光光谱分析和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪（ＬＡ－ＩＣＰ－ＭＳ）对部分矿区的锆石的化学成分进行了研究。
关键词：锆石 结构形态 化学成分 微量元素 非晶质化
锆石简介
锆石是一种硅酸盐矿物，它是提炼金属锆的主要矿石，含有Hf、Th、U、TR等混入物。锆石的主要化学成分：硅酸锆；化学组成为Zr[SiO₄]，晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体呈短柱状，通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。锆石颜色多样，有无色、紫红、金黄色、淡黄色、石榴红、橄榄绿，香槟，粉红，紫蓝，苹果绿等，一般有无色、蓝色和红色品种。色散为0.039（高）。光泽为强玻璃光泽至金刚光泽。无解理。摩氏硬度6～7.5，比重大，密度：多数在3.90～4.73 g/cm³。高型：4.60～4.80
g/cm³。中型：4.10～4.60 g/cm³。低型：3.90～4.10 g/cm³。
锆石的化学成分
理论化学组成(wB%)：ZrO267.22%，SiO2 32.78%。有时含有MnO、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、TR2O3、ThO2、U3O8、TiO2、P2O5、Nb2O5、Ta2O5、H2O等混入物。H2O、TR2O3、U3O8、(Nb,Ta)2O5、P2O5、HfO2等杂质含量较高，而ZrO、SiO2含量相应较低时，其物理性质也发生变化，硬度和比重降低。锆石一般具弱放射性，有些锆石英因含U、Th等，因放射性较强而产生非晶质化现象，这种锆石硬度可降至6，比重可降至3.8。因而形成多种变种：山口石，TR2O3 10.93%，P2O5 17.7%；大山石，TR2O3 5.3%，P2O5 7.6%；苗木石，TR2O3 9.12%，(Nb,Ta)2O5 7.69%，含U、Th较高；曲晶石，含较高TR2O3、U3O8，因晶面弯曲而故名；水锆石，含H2O 3~10%；铍锆石，BeO 14.37%，HfO2 6.0%；富铪锆石，HfO2 可达24.0%。有些锆石因含U、Th等，由于放射性较强而产生非晶质化，变为非晶态。
锆的应用领域
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。加工粗砂的能力为4-5万吨。国内只有海南文昌的锆英砂精矿的品质最好，万宁和湛江主要生产普通锆英砂。从地区消费结构来看，中国和欧洲是主要的锆消费地区，各占约30%。
三、锆应用领域广泛、金属锆仅占3%-4%左右