1、活性金屬和難溶金屬

活性金屬是在高溫下對氧和其他間隙元素有很高親和力的金屬如鋯、鋯；難溶金屬是與鉻相同或超過鉻的熔點(diǎn)的金屬如鈮、鉭、鎢、鉬、鉻、釩、錸等。

2、鋯的基本概念及簡介

鋯來自于阿拉伯語單詞 zargun，為金色，用來形容鋯寶石（ZrSiO₄）。在 1789年由M.H.Klaproth（克拉普羅特）在德國發(fā)現(xiàn)鋯，1824 年分離出非純鋯，1916年李國欽博士創(chuàng)立華昌公司，在1924 年制出具有延展性的鋯金屬并于 1947 年以試驗(yàn)規(guī)模生產(chǎn)出工業(yè)用鋯，1949 年采用鎂熱置還原法制備鋯金屬，1956 年建立鋯廠，六十年代早期， 鋯和鋯開始用于防腐。1965 年鋯合金用于核工業(yè)，1970 年代第一次在醋酸生產(chǎn)中大規(guī)模使用鋯。

2.1、鋯的主要性質(zhì)及用途

鋯(Zr)是第九種最普通元素，在地殼中含量豐富，占 0.025%,其地質(zhì)含量超過Zn、Pb、Ni，甚至超過 Cu、Sn,儲(chǔ)量為銅儲(chǔ)量的 2.5 倍。熔點(diǎn) 1882℃， 沸點(diǎn)為 4377℃，密度為 6.506g/cm3(20℃)。根據(jù)鋯的性能特點(diǎn)，鋯主要用于核反應(yīng)堆、化工設(shè)備和作為合金成分三方面。鋯的熱中子吸收截面低（0.18 靶），鉿熱中子截面高（105 靶）；鋯的原子序?yàn)?4a，原子量 91.224,如此，鋯被廣泛的用于：

（1）鋯是一種熱中質(zhì)穿透材料；

在中子輻射下，鋯的強(qiáng)度韌性不變，熱中子的吸收截面小，是良好的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料；

（2）優(yōu)異的耐蝕材料鋯對很多腐蝕介質(zhì)均有很強(qiáng)的抗力，優(yōu)良的抗酸、堿和液體金屬腐蝕能力，使鋯成為當(dāng)今熱交換器、汽提塔、干燥塔、反應(yīng)器閥門、管道系統(tǒng)和核應(yīng)用的優(yōu)先選擇材料。

（3）除氫除氣材料，在低溫條件下就開始吸氫。

（4）作為鋼、鋁、鎂、銅、鉬、鋯、鈮等的最好的合金元素；鋯作為合金添加劑主要用于鋁鎂合金用于控制晶粒尺寸和微觀結(jié)構(gòu)，用于鋼中主要用來脫氧。

2.2、鋯的分類

鋯可分為：

  （1）核工業(yè)用鋯，限制鉿含量小于萬分之幾，都需要熱處理；

  （2）非核工業(yè)用鋯，鉿含量可達(dá) 4%左右；

3、鋯的基本屬性

鋯是一種活性金屬，對雜質(zhì)元素的存在十分敏感，微量的雜質(zhì)就可能導(dǎo)致脆化。對環(huán)境氣體中的氧、氮、氫等氣體都有很強(qiáng)的親和力。高溫下， 鋯容易很容易被氣體污染發(fā)生氧化反應(yīng)。在室溫下就能與空氣里的氧氣反應(yīng)，形成一層氧化物保護(hù)膜。這層保護(hù)膜給了鋯及合金極強(qiáng)的防腐蝕能力。

鋯及鋯合金在加熱 400℃溫度以下時(shí)，能被空氣中的氧、氫、氮等所污染，可分別產(chǎn)生脆性化合物，嚴(yán)重影響接頭性能，對塑性的影響更為敏感。一般情況下，為保持鋯及合金等塑韌性，盡量限制鋯中的氧含量降到最低。空氣中 200℃開始生成 ZrO3，在大約 550℃以上，與空氣中的氧反應(yīng)生成多孔的脆性氧化膜，在 700℃以上，鋯能吸收氧而使材料嚴(yán)重脆化。在高溫下鋯能與上述氣體反應(yīng)，氫在 300℃開始吸氫，在 4600℃鋯能吸收氮。

鋯合金在低溫下具有良好的延展性，較高的強(qiáng)度，氧元素具有間隙強(qiáng)化作用，并且在低溫下鋯合金沒有低溫脆化轉(zhuǎn)變。

4、鋯材的性能的化學(xué)成分及物理性能

4.1、鋯材的化學(xué)成分

鋯材的化學(xué)成分和室溫力學(xué)性能如表1

鋯及合金的彈性模量隨著溫度升高而迅速減小，比重比鋼的小。表中顯示室溫溫度下縱向和橫向性能的平均數(shù)值，屈服強(qiáng)度和延伸率是用 0.2%永久變形測定的，具有彈塑性變形。并且某些性能受有向性的影響。這些性能包括熱膨脹、屈服強(qiáng)度、極限抗拉強(qiáng)度、延伸率、缺口韌性和彎曲塑性都隨方向不同而有不同程度的變化。 延展性隨溫度提高而有明顯增加。

表 1     化學(xué)成分及室溫力學(xué)性能

4.2、鋯的物理性能

表 2 鋯及合金的物理性能

彈性模量低既焊接應(yīng)力小；熔點(diǎn)高需要更高的焊接熱輸入，線膨脹系數(shù)小焊接變形小，熱導(dǎo)率高焊件散熱好，比熱容低意味著焊件吸收熱量小， 表面張力大表明鋯適于全位置焊接。

5、鋯材的力學(xué)性能及許用應(yīng)力值

5.1、鋯材的常溫力學(xué)性能

鋯具有較好的常溫力學(xué)性能。一般鋯作為壓力容器用材料，其延伸率不得小于 16%，一般容器用材料的延伸率最小不能小于 14%，一般要求延伸率大于等于 20%以上比較好，一般金屬材料的彎曲試驗(yàn)時(shí)的彎軸直徑為4t，鋯的標(biāo)準(zhǔn)定為 10t，鋯材的常溫力學(xué)性能見表 1。

5.2、鋯材的高溫低溫性能

1） 蠕變強(qiáng)度：

在應(yīng)力下，時(shí)間與應(yīng)變依賴關(guān)系的蠕變，一般用恒定負(fù) 載下給定時(shí)間的塑性變形的百分?jǐn)?shù)表示，

2）應(yīng)力破斷

在恒溫恒負(fù)載條件下測定金屬壽命的方法，一般用于短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生破損的承載合金。

3）低溫性能，鋯無低溫延性向脆性的轉(zhuǎn)變

鋯合金即使在低溫下也有良好的延展性，以及與其他工程相反的強(qiáng)度。氧元素除了是氧化膜不可缺少的組成成分之外，還是鋯合金填補(bǔ)結(jié)構(gòu)空隙， 增加其強(qiáng)度的合金元素。鋯合金在低溫下沒有從可塑到脆化的傾向。

4）鋯和鋯合金中的疲勞，疲勞極限

常溫下，鋯合金在軋制方向上的橫向上，具有較高的極限抗拉強(qiáng)度， 這是由于密排六方晶體結(jié)構(gòu)的的α鋯和體心立方晶體結(jié)構(gòu)的α相鐵在定位方向上性能不同造成的。這個(gè)橫向強(qiáng)度的增加在應(yīng)力高于疲勞極限時(shí)更明顯。鋯材的高溫力學(xué)性能見表 3:

表 3 機(jī)械性能（冷加工后退火）

5.3、鋯及合金不直接加熱容器用鋯的力學(xué)性能

鋯及合金不直接加熱容器用鋯的力學(xué)性能要求如下表 4；

表 4 非直接加熱壓力容器用鋯材的ASTM 力學(xué)性能

6、鋯的金屬學(xué)

室溫下，鋯是密排六方晶格金屬，為α鋯。有良好的綜合性能。加熱和冷卻過程中有相變，Zr702 在相變溫度（865℃）和 Zr705 在相變溫度（865℃）以上，鋯是體心立方晶格金屬，為β鋯。少量雜質(zhì)，特別是氧， 影響鋯的轉(zhuǎn)變溫度，鋯的轉(zhuǎn)變溫度取決于從β到α的冷卻，形成魏氏組織。 β相組織一般很難在室溫下保持，典型的加工和退火鋯具有均勻的等軸晶粒組織。如果鋯中加入錫，能提高轉(zhuǎn)變溫度，鐵、鎳、鉻可降低轉(zhuǎn)變溫度。

6.1、合金元素在鋯中的作用

合金元素可增加鋯的強(qiáng)度，當(dāng)合金元素超過溶解度時(shí)會(huì)形成金屬間化合物或第二相組織，可能引起鋯的延性下降并降低合金耐蝕性；對鋯的力學(xué)性能有強(qiáng)烈影響的合金元素是氧，他在α相中溶解度接近于 30%，氧含量增加，金屬抗拉強(qiáng)度提高，塑性降低；高溫時(shí)，氧對鋯的強(qiáng)度影響很小， 氧對鋯的耐蝕性影響也很小。

6.2、氣體雜質(zhì)元素在鋯中的作用

1）對物理性能的影響

提高Zr 的熔點(diǎn)和相變溫度，導(dǎo)熱系數(shù)和電阻溫度系數(shù)因含氧量的增加而降低。

2）對機(jī)械性能的影響

對α鋯有顯著強(qiáng)化作用。300℃以上氧的強(qiáng)化作用減弱，260℃以上氮的強(qiáng)化作用減弱，氫溶于鋯，高溫逸出，可真空退火消氫，氫對鋯的影響也較大，當(dāng)氫含量超過其在鋯中的溶解度時(shí)，析出氫化物，發(fā)生氫脆， 在 316℃-382℃溫度下，鋯將迅速吸收氫而導(dǎo)致合金脆化；硅、碳、磷等合金元素，在鋯中溶解度極小，與鋯形成穩(wěn)定的金屬間化合物來影響鋯的性能，影響效果極弱，超過溶解度的碳會(huì)在鑄錠終生成網(wǎng)狀脆性碳化物。

6.3、鋯合金中合金元素分類

根據(jù)合金元素對鋯性能的影響，合金元素可分α、β穩(wěn)定劑，工業(yè)純鋯中加入穩(wěn)定α元素，也可以加入穩(wěn)定β元素，形成鋯合金。

1）擴(kuò)大α區(qū)元素

擴(kuò)大α區(qū)元素含量增大，α-β相變溫度提高。擴(kuò)大α區(qū)元素有 Sn,Al,O, Sb,Be,Hf,N,Pb 和Cd 等；氧含量對鋯的影響較大。

2）擴(kuò)大β區(qū)元素

擴(kuò)大β區(qū)元素含量增大，α-β相變溫度降低。通常與鋯發(fā)生共析反應(yīng),也有時(shí)發(fā) 生共晶反應(yīng)。擴(kuò) 大β 區(qū)元素有Fe,Cr,Nb,Ta,Th,V,Mo,Cu,Ta,W,Mo,Ti,Co,Ag,Ni 等;

  3）Fe-Fe3C 型 即 共  晶  與  共  析  型  ，  合  金  元  素  有Ag\Co\Cr\Ca\Fe\Mn\Mo\Ni\V\W\H 等；

4）混合型：C、Si、Ce;

5）完全固溶型：Hf、Ti;

6）其他化合物

C，Si 和 P 在鋯中溶解度非常低，1000℃以上也如此，形成穩(wěn)定化合物對熱處理不敏感。

7、鋯的焊接

7.1、鋯的基本屬性

鋯是一種活性金屬，對雜質(zhì)元素的存在十分敏感，微量的雜質(zhì)就可能導(dǎo)致脆化。對環(huán)境氣體中的氧、氮、氫等氣體都有很強(qiáng)的親和力。高溫下， 鋯很容易被氣體污染發(fā)生氧化反應(yīng)。在室溫下就能與空氣里的氧氣反應(yīng)， 形成一層氧化物保護(hù)膜。這層保護(hù)膜給了鋯及合金極強(qiáng)的防腐蝕能力。

室溫下，鋯是密排六方晶格金屬，為α鋯。有良好的綜合性能。加熱和冷卻過程中有相變，Zr702 在相變溫度（865℃）和 Zr705 在相變溫度

（865℃）以上，鋯是體心立方晶格金屬，為β鋯。相變時(shí)產(chǎn)生的體積變化 也很小。

 7.2、物理性能

與其他金屬相比鋯具有彈性模量低、熔點(diǎn)高、線膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、比熱容低，鋯的這些優(yōu)異的物理性能使鋯焊接時(shí)，需要更高的焊接熱輸入，但具有焊接應(yīng)力小、焊接變形小、焊件散熱好，焊件吸收熱量小， 焊接過程不易過熱；表面張力大等特點(diǎn)；從物理性能方面，鋯的焊接性與鉻鎳鋼沒有明顯的差別，只是熱膨脹系數(shù)特別低，熱變形量較小，相變時(shí)產(chǎn)生的體積變化也很小，特別利于焊接要求的低變形。

7.3、鋯的焊接性

鋯是高活性金屬，在焊接高溫下，與空氣以及其他很多元素和化合物能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，微量的雜質(zhì)，特別是氮、氧、碳和氫等即可導(dǎo)致鋯嚴(yán)重的脆化。所以的焊接具有與鋯相似的特點(diǎn)，但對雜質(zhì)元素具有更高的敏感性，有更嚴(yán)的保護(hù)要求；鋯具有缺口敏感性，焊接過程中微量氧化，可能導(dǎo)致脆性開裂，造成隨后冷加工時(shí)的裂紋形成；鋯主要作為耐蝕金屬使用， 如此鋯焊接既要保證結(jié)構(gòu)良好的力學(xué)性能，同時(shí)保證焊接接頭具有良好的耐腐蝕性能，其焊接性特點(diǎn)如下：

（1）焊接區(qū)易受空氣污染

鋯在焊接加熱時(shí)，由于鋯的化學(xué)性質(zhì)很活潑，焊接區(qū)處于高溫條件下， 如保護(hù)不好，易受空氣污染，這些氣體被鋯吸收后就可分別產(chǎn)生脆性化合物，使接頭塑性下降。

氧與鋯在 204℃生成ZrO，在 400℃生成白色的ZrO 氧化皮，（長時(shí)間與空氣接觸）；氮與鋯在 370℃溫度下生成ZrN，在 300℃生成ZrH。上述這些反應(yīng)溫度均低于鋯與上述氣體反應(yīng)的初始溫度，焊接過程中，焊接區(qū)保護(hù)不好時(shí)，比焊接鋯合金更容易被污染，使接頭脆化。氧、氮、氫氣體的濃度越大，硬化程度越大；碳和氮對焊縫金屬的抗腐蝕損害很大。一般應(yīng)嚴(yán)格控制碳和氮的含量，同時(shí)加強(qiáng)焊接區(qū)的清理和保護(hù)，防止焊縫污染，焊縫污染后其抗腐蝕性能將降低，接頭性能變脆。鋯焊接時(shí)，可通過表面顏色變化來簡單判別焊接質(zhì)量，其保護(hù)效果與顏色關(guān)系如下表 5：

表 5 焊接質(zhì)量與焊縫表面顏色

（2）焊接區(qū)易形成介穩(wěn)相影響接頭性能

焊接過程的不平衡結(jié)晶，致使焊縫和熱影響區(qū)有可能析出復(fù)雜的金屬間化合物，如Zr(FeCr)2，Zr2Fe，ZrO，ZrN，ZrH，Zr-Ni，Zr-Fe，Zr-Cr 等金屬間化合物，這些化合物多停留于晶界，降低接頭塑性，增加脆性；焊縫金屬的柱狀晶界存在脆性相或二次相，多呈不連續(xù)分布，焊縫金屬所受的影響比熱影響區(qū)小。

在熱影響區(qū)中α相晶粒間有呈片狀連續(xù)分布的 Zr(FeCr)2 脆性相，如受腐蝕介質(zhì)作用，往往沿?zé)嵊绊憛^(qū)β相晶界和α相間片狀晶界侵入，優(yōu)先腐蝕；當(dāng)含碳量超過 0.10%時(shí)，形成 ZrC，產(chǎn)生優(yōu)先腐蝕；焊縫及熱影響區(qū)組織的形成如下：

890℃以下區(qū)域?yàn)棣料嗪徒饘匍g化合物；

890-950℃溫度區(qū)域，為α相組織；

950-980℃溫度區(qū)域，為α+β相組織；

980℃以上溫度區(qū)域，為β相組織；

這些介穩(wěn)相和脆性相，使接頭性能降低，接頭塑性均有所下降，鋯的導(dǎo)熱性差，比熱小、電阻大、焊接加熱時(shí)，組織晶粒粗大促使接頭塑性降低；

（3）易產(chǎn)生氣孔

氣孔是鋯焊接中的主要問題，鋯更容易出現(xiàn)氣孔，多產(chǎn)生在焊縫上，呈細(xì)小針孔，主要原因有：

1）受空氣中氫、氮和氧的污染；

2）鋯工件表面焊絲在焊前清理的程度不夠；

3）保護(hù)氣中有雜質(zhì)和水分；

4）母材和焊材中雜質(zhì)元素含量過高，致使鋯可能產(chǎn)生氣孔。

防止氣孔的措施：

1）焊件表面必須認(rèn)真徹底的清理干凈；

2）加強(qiáng)焊接過程保護(hù)；

3）調(diào)整保護(hù)氣流量；

4）選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏鳎瑴p小焊接速度，可有效防止氣孔；

（4）焊接裂紋

純鋯與鋯合金的焊接沒有形成裂紋的明顯趨勢。

（5）接頭組織

  鋯焊接接頭為鑄造組織，粗大的部分α相和部分β相。冷卻速度大時(shí)， α相變成馬氏體組織，在晶界上有彌散分布的小顆粒為第二相沉淀物，在晶內(nèi)有大顆粒的第二相，整個(gè)晶粒由α相亞晶組成；熱影響區(qū)為α片狀過熱組織；在單層氬弧焊時(shí)，接頭組織很少發(fā)現(xiàn)析出物，多層焊時(shí)，其焊縫中產(chǎn)生較為細(xì)小的金屬間化合物Zr(Ni\Fe\Cr)。這些化合物可以加熱到 870 以上，然后水冷固溶處理，使金屬間化合物溶解于α相，在熱影響區(qū)的片狀α相中，在片間存有連續(xù)分布的第二相沉淀物 Zr(Fe\Cr)化合物，它使接頭韌性下降。

（6）具有低變形、低應(yīng)力的焊接特點(diǎn)。

7.4、鋯及合金的焊接工藝

（1）焊接方法

 鋯在一定工藝條件下焊接性是良好的。可以用熔焊（如惰性氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等）、釬焊、固態(tài)焊等多種方法進(jìn)行焊接，

（2）焊前準(zhǔn)備

鋯的焊前清理是焊接鋯金屬的一個(gè)主要內(nèi)容，表面清理主要是仔細(xì)清除 鋯焊接坡口和焊絲表面的氧化物或油污，清理內(nèi)容有：

①清除表面氧化膜（ZrO）

②清除油污及污垢；

③清除焊件和焊絲表面污物；

表面清理方法：機(jī)械方法清理后，采用丙酮擦洗或酸洗，清理后應(yīng)將焊件和焊絲烘干后才能焊接；

（3）焊絲選擇

為保證鋯的焊接質(zhì)量，必須合理選擇焊絲。對焊絲質(zhì)量的要求較為嚴(yán)格：焊絲必須表面光滑、清潔、圓整無毛刺、無皺皮、無裂紋、無氣孔、無夾層/渣等缺陷；

焊絲選用時(shí)應(yīng)確保焊絲的主要化學(xué)成分與母材成分相近，并嚴(yán)格控制焊絲中的雜質(zhì)含量不可超過標(biāo)準(zhǔn)的上限；

自動(dòng)鎢極氬弧焊、等離子焊等機(jī)械焊接方法所用的焊絲，應(yīng)成盤密排層層繞好，焊絲不可有打結(jié)，小直彎和受污染現(xiàn)象；

通用的焊絲化學(xué)成份如下表 6：

表 6  鋯焊絲成分

 （4）保護(hù)氣體

保護(hù)氣體的純度要高，水分低，露點(diǎn)一般不可大于-50℃；鋯焊接保護(hù)氣體可采用工業(yè)純度達(dá)到以上的 99.99%Ar、氦氣、或氬/氦混合氣體進(jìn)行， 采用高純氬比純度較低的氬氣具有更好的焊縫保護(hù)效果，但焊接接頭性能相當(dāng)；

（5）鎢極氬弧焊和等離子弧焊焊接工藝

 焊接電源和極性一般為直流正接；由于鋯熔點(diǎn)高，熱導(dǎo)率比鋯高 10%， 選擇電流時(shí)應(yīng)比焊鋯時(shí)增加 30-50%，一般偏大一些電流，以提高焊接速度， 同時(shí)加強(qiáng)冷卻速度，控制在 60℃/S，有利于防止過熱和產(chǎn)生脆性相。即大電流快速焊。

 焊接最主要的問題是加強(qiáng)對焊接高溫區(qū)的保護(hù)，對焊接時(shí)，焊接接頭溫度高于 300℃的部位及背面都必須在惰性氣體的保護(hù)之下，噴嘴尺寸要大，應(yīng)注意拖罩、背保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)稍大一些，噴嘴和拖罩內(nèi)多加銅絲網(wǎng)，增強(qiáng)氣篩作用，鋯表面可加銅壓板，背面加水冷銅墊板加強(qiáng)焊接冷卻作用；

 焊接時(shí)焊絲熱端必須在保護(hù)氣體中加熱和送進(jìn)，不得外移；

 鋯焊接不用進(jìn)行焊前預(yù)熱，采用多層多道；焊焊接過程中為了防止熱影響區(qū)過熱，層間溫度應(yīng)控制在 100℃以內(nèi)；

 焊接過程中焊縫受到污染或氧化，應(yīng)清理干凈后在進(jìn)行焊接；鋯的氬弧焊參考規(guī)范如下表 7：

7.5、鋯與其他金屬的焊接

鋯除和鋯、釩、鈮、鉭等金屬之外，不能與大多數(shù)其他金屬直接熔化焊接，因此一般用鋯的容器應(yīng)為純鋯、襯鋯和鋯爆炸復(fù)合板制成，襯里可用機(jī)械方法固定在鋼殼體上，在使用襯里的容器設(shè)計(jì)中，鋯提供了優(yōu)異的耐蝕性與傳熱性的結(jié)合。當(dāng)壁厚大于等于 25.4mm 時(shí)，可采用鋯鋼復(fù)合板制造容器。

對于封閉形狀，鋯管與熱膨脹率較大的金屬管連接，可采用滑動(dòng)配合， 加熱和釬焊連接方式。

7.6、鋯鋼復(fù)合板的焊接

鋯鋼復(fù)合板焊接采用的是鋼基層和鋯覆層各自分開焊接；

采用正常的基層鋼的焊接工藝進(jìn)行鋼基層焊接；基層焊接前應(yīng)采用機(jī)加工方法進(jìn)行去除基層焊接邊緣一定寬度的覆層鋯，防止鋼基層焊接時(shí)造成鋼與鋯互溶，基層焊接結(jié)束后，采用墊板和蓋板形式進(jìn)行覆層的焊接；

當(dāng)需要時(shí)，可采用銀或釩對鋯和鋼的焊縫進(jìn)行密封焊；

8、鋯鉿及其化合物的應(yīng)用

鋯的總消費(fèi)的 90%左右是鋯螢石、氧化物或其他鋯的化合物形式，另外一部分為金屬鋯、鉿及其合金的形式，主要應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：

8.1、原子能工業(yè)

鋯具有優(yōu)良的耐蝕性，耐高溫性、極低的熱中子吸收截面，是包套材料的結(jié)構(gòu)材料 Zr-2 和 Zr-4。鉿具有比鋯更高的耐蝕性、耐高溫性能和較高的熱中子吸收截面，，是理想的防中子輻射材料，用于這方面的必須是原子能級。

8.2、鋯在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用

在鋼中加入鋯能改善鋼的性能，對氧、氮和硫有較強(qiáng)的吸附作用，鋯與氮作用可改善鋼的時(shí)效硬化性質(zhì)，鋯的脫氧作用可減慢鋼粒度的增長速度，應(yīng)用于低合金鋼、裝甲鋼、武器鋼、不銹鋼、高溫鋼中。

含鋯合金可作為灰口鑄鐵的改良劑，提高鑄鐵的機(jī)械性能；

8.3、在有色金屬方面

鎂中加入鋯，減慢鎂的增長速度，提高鎂合金的結(jié)構(gòu)性能，及在330-350℃下的耐蝕性。

銅中加入鋯（0.1-5%）,不影響導(dǎo)電性的前提下大大增加機(jī)械性能，鋯銅合金可用作點(diǎn)焊電極和高強(qiáng)度導(dǎo)線。

鋯鉿鈮碳化物切削刀具方面應(yīng)用發(fā)展較快，鉭、鈮、鉬、鎢合金中加入少量鉿和碳，可形成彌散第二相，制成高溫合金。

8.4、化學(xué)工業(yè)

鋯是一種活性金屬，很容易產(chǎn)生氧化反應(yīng)，如在室溫下就能和空氣里的氧起反應(yīng)，形成一層氧化保護(hù)膜，這層保護(hù)膜給了鋯和鋯合金最好的防腐能力。此氧化膜可以通過熱處理工藝進(jìn)一步加強(qiáng)，表面顯微硬度大致可以達(dá)到維氏硬度 480HV，處理適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)氧化膜如同優(yōu)良的軸承面，可以抵御各種不同腐蝕介質(zhì)的腐蝕，給高速系統(tǒng)設(shè)備帶來相當(dāng)強(qiáng)的耐磨能力， 同時(shí)也給某些高腐蝕環(huán)境帶來強(qiáng)大的抗腐蝕能力。

從化學(xué)性方面來講，防腐性越強(qiáng)，不起反應(yīng)的氧化膜耐腐蝕能力越強(qiáng)；從熱力學(xué)來講，熱力學(xué)上越穩(wěn)定，越能持久穩(wěn)定的成型，受損后自身修復(fù)得越快，穩(wěn)定的氧化膜是可靠的保持連續(xù)和全面覆蓋的膜。

鋯最早應(yīng)用于 H₂O₂ 生產(chǎn)中，濃縮 75%濃硫酸中的鋯制管殼式熱交換器替代石墨換熱器；丙烯酸纖維和丙烯酸膜生產(chǎn)，甲萘酚水解的反應(yīng)釜（15atm 下 220℃的 20%H₂SO₄）中使用，還原藍(lán)生產(chǎn)中間體二氯蒽醌分解釜（小于 100℃的 5-10%H₂SO₄和濃度小于 15%HCL）的攪拌器。

橡膠中間體異丁烯生產(chǎn)中直徑達(dá) 2m 的鋯反應(yīng)釜；鋯在有關(guān) HCL 中的應(yīng)用主要有：濃鹽酸和聚合物的生產(chǎn)中，偶氮燃料生產(chǎn)中換熱器、泵、攪 拌槳等，纖維素破斷和氯化乙烯的聚合過程，室溫到 300℃的 HI 介質(zhì)中；鋯在硝酸系統(tǒng)中的應(yīng)用：濃縮 57-67%濃硝酸的濃縮柱和再沸器，205℃生產(chǎn) 65%硝酸的 27 噸大型鋯換熱器，U 型冷卻器處理 98.5-99%的硝酸；鋯在鹽酸或硫酸與堿液交替接觸的過程中的鋯反應(yīng)釜，尿素生產(chǎn)中采用鋯反應(yīng)塔和換熱器，高溫高壓下應(yīng)用，更高的CO₂ 和尿素轉(zhuǎn)化率；150℃的氯化烴環(huán)境中，鋯制蒸餾塔及安全又經(jīng)濟(jì)；在鋯萃取工藝中， 鋯可耐諸如甲異丁酮、HCL、硫氰化氨、硫酸和二氯化氧鋯等工藝過程中的所有介質(zhì)腐蝕。

工業(yè)級鋯及其合金可在熱交換器、閥門、泵殼、葉輪、高速攪拌器、蒸汽噴嘴、噴絲頭等部件