지르코늄의 주요 특성 및 용도

 

• 지르코늄(Zr)은 아홉 번째로 흔한 원소로 지각에 풍부하며 0.025%를 차지합니다. 지질학적 함량은 Zn, Pb, Ni, 심지어 Cu 및 Sn을 초과하며 매장량은 2.5입니다. 구리의 몇 배.

• 녹는점은 1882C, 끓는점은 4377도, 밀도는 6.506g/cm3(20)입니다.

• 지르코늄의 성능 특성에 따르면 지르코늄은 주로 원자로, 화학 장비 및 합금 구성 요소로 사용됩니다.

• 지르코늄은 낮은 열 중성자 흡수 단면적(0.18 타겟)을 갖고, 하프늄은 높은 열 중성자 단면적(105 타겟)을 가지며, 지르코늄은 원자 번호 4a, 원자량 91.224입니다.

(1) 지르코늄은 열적으로 중성인 침투 물질입니다.
중성자 방사선 하에서 지르코늄의 강도와 인성은 변하지 않고 열 중성자 흡수 단면적이 작아서 좋은 원자로 구조 재료가 됩니다.

(2) 우수한 내식성 재료인 지르코늄은 많은 부식성 매체에 대한 강한 저항성을 가지고 있습니다.

산, 알칼리 및 액체 금속 부식에 대한 탁월한 저항성으로 인해 지르코늄은 오늘날의 열 교환기, 스트리핑 타워, 건조 타워 및 반응기 밸브에 이상적인 재료가 되었습니다. 문, 덕트 및 원자력 응용 분야에 선호되는 재료입니다.

(3) 수소 및 탈기 물질은 저온 조건에서 수소를 흡수하기 시작합니다.

(4) 강철, 알루미늄, 마그네슘, 구리, 티타늄, 지르코늄, 니오븀 등을 위한 최고의 합금 원소입니다.

합금 첨가제로서 주로 알루미늄-마그네슘 합금에 사용되어 입자 크기 및 미세 구조를 제어하고 철강에 탈산을 위해 사용됩니다.

(1) 원자력 산업에 사용되는 지르코늄의 경우 하프늄 함량은 만분의 몇 부품 미만으로 제한되며 열처리가 필요합니다.
(2) 비원자력 산업을 위한 지르코늄, 하프늄 함량은 약 4%에 달할 수 있습니다.

 

지르코늄은 활성 금속이며 불순물 원소의 존재에 매우 민감합니다. 미량의 불순물은 취성을 유발할 수 있습니다. 주변 가스의 산소, 질소, 수소 및 기타 가스에 강한 친화력을 가지고 있습니다.

 

고온에서 지르코늄은 가스에 의해 쉽게 오염되고 산화 반응을 겪습니다.

 

실온에서 공기 중의 산소와 반응하여 산화물 보호막을 형성할 수 있습니다. 이 보호막은 지르코늄 및 합금에 매우 강력한 부식 방지 기능을 제공합니다.

 

1. 실온에서 지르코늄 재료의 기계적 성질

지르코늄은 실온에서 기계적 성질이 좋습니다. 일반적으로 지르코늄은 압력 용기의 재료로 사용되며 연신율은 16% 이상이어야 합니다. 일반 용기 재료의 최소 연신율은 14% 이상일 수 없으며 일반 요구사항은 연신율이 20% 이상이어야 한다는 것입니다. 일반 금속재료의 굽힘시험 시 굽힘축의 직경은 4t, 지르코늄의 규격은 10t입니다.

2. 지르코늄 소재의 고온 및 저온 특성

1) 크리프 강도:
응력 하에서 시간에 따른 변형률에 따른 크리프는 일반적으로 일정한 하중 하에서 주어진 시간에 소성 변형의 백분율로 표현됩니다.

2) 스트레스 파열
일정한 온도, 일정한 하중 조건에서 금속 수명을 측정하는 방법은 일반적으로 단시간 내에 손상되는 내하중 합금에 사용됩니다.

3) 저온 성능, 지르코늄은 저온 연성에서 취성으로 전환되지 않습니다.

4) 지르코늄 및 지르코늄 합금의 피로, 피로 한계.