Циркониевый прокат

Циркониевый прокат – это разновидность цветного металлопроката, для изготовления которого применяется цирконий и его сплавы. Прокат представлен в нескольких марках, которые имеют отличающийся химический состав и физические свойства. Промышленное применение находит как чистый цирконий, не содержащий никаких легирующих элементов, так и сплавы на его основе.

Наиболее распространенными марками циркония являются:

• Э100 – цирконий без легирующих добавок, содержание циркония не менее 99,7 %, гафния не более 0,01 %;
• Э110 – сплав, легированный ниобием (от 0,9% до 1,1%), гафния не более 0,01 %;
• Э125 – сплав, легированный ниобием (от 2,4% до 2,7%), гафния не более 0,01 %;
• Э635 – сплав, содержащий ниобия 0,9% - 1,1%, олова 1,1% - 1,4 %, железа 0,3% - 0,47%, гафния не более 0,01 %.

Циркониевые слитки сплавов Э110, Э125 и Э635 являются исходным сырьем, из которого производится различная продукция под нужды ядерной, атомной энергетики и тяжелой промышленности.

Продукция из циркония и его сплавов производится методом:

• холодной прокатки;
• горячей прокатки;
• ковки;
• литья;
• холодного волочения.

Прокат из циркония представлен разнообразными видами продукции:

• лист циркониевый (толщина от 0,9 мм до 360 мм);
• лента циркониевая (толщина от 0,05 мм до 7 мм);
• фольга циркониевая (толщина от 0,01 мм до 0,5 мм);
• труба толстостенная и тонкостенная (диаметр от 6 мм до 325 мм, толщина стенки от 0,75 мм до 40 мм);
• пруток циркониевый (диаметр от 4,5 мм до 297 мм);
• проволока циркониевая (диаметр от 0,25 мм до 3,9 мм).

Циркониевые листы и ленты производятся из слитков в результате многостадийного технологического процесса. Необходимые размеры получают в результате обработки давлением. В зависимости от материала из которого изготовлен полуфабрикат, может выполняться термическая и химическая обработка. Циркониевый лист из сплава Э125 подвергается отжигу в вакууме, а также проходит химическую обработку (травление).

Циркониевые прутки производятся посредством обработки заготовок давлением или методом литья. Исходным сырьем являются слитки из сплавов циркония или чистого металла. Для их деформации применяются различные технологические операции: горячее прессование, холодная прокатка, холодная ковка. Изделия поставляются без дополнительной термической или механической обработки.

Циркониевая проволока изготавливается методом холодного волочения, т.е. данная операция выполняется без нагрева полуфабрикатов. Исходным материалом для ее производства являются заготовки в виде прутков. Предварительная деформация выполняется с целью уменьшения размеров заготовок, а также для придания материалу необходимой пластичности. Готовая продукция поставляется после вакуумного отжига и химической обработки (травления).

Основными свойствами проката из циркония и его сплавов являются:

• малое сечение захвата тепловых нейтронов (способность материала задерживать и поглощать нейтроны, тем самым препятствовать распространению цепной реакции);
• анизотропные физические, механические и химические свойства;
• химическая стойкость во многих агрессивных средах;
• высокая коррозионная стойкость;
• высокая твердость;
• высокая пластичность в сочетании с прочностью;
• высокая температура плавления;
• нейтральность к биологическим тканям и жидкостям;
• высокая ковкость;
• возможность эксплуатации в условиях криогенных (низких) температур;
• устойчивость к износу и длительный срок службы.

Различные виды металлопроката из циркония и его сплавов используются в качестве самостоятельных изделий и в качестве конструкционных элементов и узлов.

Прокат из циркония и его сплавов применяется в таких отраслях, промышленности как:

• ядерная энергетика (прутки являются заготовкой для производства разнообразных элементов и приспособлений в активной зоне реактора, холоднокатаные листы используют для кожухов тепловыделяющих кассет реакторов, трубы применяются как оболочки тепловыделяющих элементов в ядерных реакторах);
• металлургия (в качестве легирующего элемента при производстве стали, чугуна и цветных металлов);
• производство сверхпроводников (прутки из сплава циркония с ниобием применяются в сверхпроводниках в качестве токоведущих жил);
• атомная промышленность (циркониевые листы применяют в качестве главных конструктивных элементов активной зоны реактора и оболочек ТВЭЛ, из труб производят дистанцирующие решетки сотового типа и т.д.);
• машиностроение (в химическом машиностроении: детали центрифуг, насосы, конденсаторы, испарители и др., в общем машиностроении: поршни, шатуны, тяги и др., в турбостроении: лопасти турбин и другие детали);
• приборостроение;
• военно-промышленный комплекс (производство боеприпасов);
• химическая промышленность;
• электротехническая промышленность (циркониевую фольгу применяют в качестве фильтра в рентгеновских трубках с молибденовыми антикатодами);
• исследовательские лаборатории научных институтов;
• пиротехника (производство осветительных ракет, салютов, фейерверков, химических источников света);
• медицина (дентальные импланты, костные и суставные протезы, хирургический инструмент);
• легкая промышленность (производство посуды и столовых приборов, а также при изготовлении глазури, фарфора, стекла и керамики).