Tube en alliage de zirconium
Les principales sources de zirconium sont les Baddelites (ZrO2) et les sables de zirconium (ZrSiO4), qui sont tous deux les plus répandus en Australie.
Le zirconium est particulièrement résistant à la corrosion. Lorsque le zirconium entre en contact avec des milieux contenant de l'eau, une couche d'oxyde de passivation (ZrO2) qui recouvre le métal se renouvelle en permanence. Un matériau nucléaire essentiel est les tubes en alliage de zirconium, qui sont fréquemment utilisés pour les assemblages de combustible nucléaire et les structures en pile dans l'eau. réacteurs refroidis.
Le zirconium Zr702 résiste à pratiquement tous les acides organiques, acides minéraux et solutions alcalines, entre autres.
Il est utilisé pour la construction d'installations chimiques, pour des éléments tels que des vannes, des pompes et des agitateurs. Il est utilisé en électronique pour créer des tubes à vide pour les technologies à rayons X.
Alliages de zirconium et produits semi-finis en zirconium
Les industries nucléaire et chimique utilisent actuellement principalement des produits semi-finis en zirconium ; les matériaux utilisés varient principalement en fonction de la quantité d'hafnium encore présente.
Composition chimique des alliages Zr
| GRADE | NUMÉRO UNS | ZR plus HF(MIN) | HF(MAX) | FE plus CR | SN | HMAX | CMAX | N.-B. | OMAX |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Zr700 | R60700 | 99.2 | <2,5 | <0.20 | – | 0.005 | 0.05 | – | 0.10 |
| Zr702 | R60702 | 99.2 | <4,5 | <0.20 | – | 0.005 | 0.05 | 0.16 | |
| Zr704 | R60704 | 97.5 | <4,5 | 0.2-0.4 | – | 0.005 | 0.05 | 0.18 | |
| Zr705 | R60705 | 95.5 | <4,5 | <0.20 | 1.0-2.0 | 0.005 | 0.05 | 2.0-3.0 | 0.18 |
| Zr706 | R60706 | 95.5 | <4,5 | <0.20 | – | 0.005 | 0.05 | 2.0-3.0 | 0.16 |
| Zircaloy 2 | R60802 | 98.5 | <100ppm | 0.07-0.20 | 1.2-1.7 | ||||
| Zircaloy 4 | R60804 | 98 | <100ppm | 0.28-0.37 | 1.2-1.7 | ||||
| ZrNb2,5 | R60901 | 96.8-97.5 | <100ppm | 0.28-0.37 | 1.2-1.7 | 2.4-2.8 | 0.14 |
Propriétés mécaniques des alliages Zr
| GRADE | NUMÉRO UNS | RÉSISTANCE À LA TRACTION MIN(MPA) | LIMITE D'ÉCOULEMENT MIN(MPA) | ALLONGEMENT MIN pour cent | RAYON DE COURBURE * |
|---|---|---|---|---|---|
| Zr700 | R60700 | 380 | 305 | 2 | 5T |
| Zr702 | R60702 | 380 | 205 | 16 | 5T |
| Zr704 | R60704 | 415 | 240 | 14 | 5T |
| Zr705 | R60705 | 550 | 380 | 16 | 3T |
| Zr706 | R60706 | 510 | 345 | 20 | 2.5T |
| Zircaloy 2 | R60802 | 413 | 241 | 20 | |
| Zircaloy 4 | R60804 | 413 | 241 | 20 | |
| ZrNb2,5 | R60901 | 448 | 310 | 20 |
Utilisations industrielles des tubes en alliage de zirconium :
Absorbeur de gaz
Le zirconium absorbe l'azote, l'hydrogène et l'oxygène aussi fortement que le lithium et le titane. Lorsque la température dépasse 900 degrés Celsius, le zirconium peut violemment absorber l'azote; à 200 degrés Celsius, cent grammes de zirconium métallique peuvent absorber huit cent dix-sept litres d'hydrogène, soit plus de huit cent mille fois celui du fer.
Cent grammes de zirconium métallique peuvent absorber 817 litres d'hydrogène gazeux à 200 degrés, soit plus de 800 000 fois celle du fer. Cette propriété du zirconium a été largement utilisée, par exemple dans l'industrie du vide électrique, où la poudre de zirconium est largement utilisée pour revêtir les surfaces des anodes et autres pièces chauffées des composants et instruments du vide électrique.
Il est utilisé pour absorber les gaz résiduels dans les tubes à vide pour fabriquer des tubes électroniques à vide poussé et d'autres instruments électriques à vide, améliorant ainsi leur qualité et prolongeant leur durée de vie.
Rôle métallurgique
Le zirconium peut également être utilisé comme "vitamine" dans l'industrie métallurgique, jouant un rôle puissant dans la désoxydation, l'élimination de l'azote et l'élimination du soufre. L'ajout d'un millième de zirconium à l'acier augmente considérablement sa dureté et sa résistance ; acier blindé contenant du zirconium.
Le zirconium est mélangé au cuivre et étiré en fil de cuivre. La capacité électrique du fil n'est pas affaiblie, mais le pourcentage de fusion est considérablement augmenté et il est utilisé comme fil haute tension.
L'alliage zinc-magnésium contenant du zirconium, résistant à la lumière et aux hautes températures, deux fois plus résistant que l'alliage de magnésium ordinaire, peut être utilisé dans la fabrication de composants de moteurs à réaction.
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