工業級鋯及鋯合金因在高溫高壓的環境中具有良好的力學性能和抗腐蝕性能，在化工、石油、航空領域中具有廣闊的應用前景。本文闡述了工業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性能，指出傳統石油、化工及醫療行業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足苛刻條件下的工況需求，概述了工業級鋯及鋯合金在硫酸、醋酸、鹽酸等惡劣腐蝕環境及空間技術領域的應用和研究現狀。新型工業鋯已經表現出優異的綜合性能和巨大的應用潛力，因而核結構材料生產加工研究者應進一步加強新型工業鋯的技術研究并強化其應用，這對加快我國工業化和空間領域的發展具有重要意義。

1、工業鋯力學性能

傳統的工業鋯及鋯合金主要是R60702和R60705。在不同溫度下的力學性能分別如圖1和圖2所示。從圖1可見，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力學性能的轉折點。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200 ℃為R60705力學性能的轉折點。但是在低于200 ℃時，R60705鋯合金的強度明顯優于R60702的強度，而延伸率則相反，所以在實際應用中應按需選擇、區別對待。

2、工業鋯的應用

傳統石油、化工及醫療行業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足苛刻條件下的工況需求，基于鋯良好抗腐蝕性及力學性能特點，鋯及鋯合金在化工、醫藥及其他領域中發揮著越來越重要的作用。

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，介質為質量分數20%的稀硫酸，工作溫度為120~140 ℃，設計溫度180 ℃。由于質量分數為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，所以工業鋯及鋯合金常作為大型儲硫酸容器的首選材料。

醋酸生產過程中，反應器是其核心設備，工作溫度為185 ℃，壓力為28 MPa，腐蝕介質包括醋酸、碘甲烷、CO等，工作環境十分惡劣。采用工業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、塔盤等；鋯材產品主要包括鋯管、寬厚板、鋯棒、大口徑管道、管件、鍛件等材料完全滿足醋酸化工過程的需求。

目前應用于鹽酸相關流程的鋯材設備包括泵、閥、管道、冷凝器及蒸發器等。鋯在鹽酸環境中具有較寬的耐腐蝕溫度范圍，如在質量分數為10%的鹽酸中使用的最高溫度可達250 ℃，在質量分數為37%的鹽酸環境中使用的最高溫度可達130 ℃。鋯在鹽酸中具有較長使用壽命，實踐表明鋯材換熱器和泵的使用時間已經超過20年，并且鋯在鹽酸的環境下不會改變燃料顏色。

鋯制反應器和熱交換器在尿素合成工業中的應用已有 30 多年的歷史。使用工業級鋯材設備可以使反應在較高的溫度和壓力下進行，從而使反應進行得更快。目前，在雙氧水生產中基本采用鋯材作為設備的結構材料。用工業級鋯材制造水解管和濃縮管后，減少了循環介質中鉛的污染。

空間技術是當今世界高新技術水平的集中體現，是衡量一個國家綜合國力的重要標志。隨著我國月球探測、深空探測、空間暴露、空間應用等方面的任務越來越頻繁，高可靠性、長壽命、輕量化的航天器設計與制造是未來空間技術研究者重點關注的課題和方向。傳統的合金鋼和鈦合金已經遠不能滿足空間活動構件在空間低溫、交變溫度、輻照、嚴重摩擦磨損和冷焊等苛刻環境下的長期運轉，文獻采用優化成分的手段，提出了可作為空間活動構件使用的鋯系合金材料的最佳體系與組成。

鋯合金已經廣泛應用于國民經濟、國防建設、核工業等眾多領域，特別是在化工生產中具有廣泛的應用前景。伴隨著我國化工和空間領域的發展，迫切需要研制出高性能的新型工業鋯產品。雖然我國新型工業鋯產品還處于研制的初級階段，但是新型工業鋯已經表現出優異的綜合性能和巨大的應用潛力。因此，核結構材料生產加工研究者應進一步加強新型工業鋯的技術研究并強化其應用，這對加快我國工業化和空間領域的發展具有重要意義。

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