Korrosionsbeständige Zirkoniumlegierung

Korrosionsbeständige Zirkoniumlegierung

In diesem Artikel stellen wir die korrosionsbeständige Zirkoniumlegierung vor. Wie wir alle wissen, Zirkonium hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und kann der Korrosion der meisten organischen Säuren, anorganischen Säuren, starken Alkalien und einigen geschmolzenen Salzen widerstehen. Daher können einige Schlüsselkomponenten in der korrosiven Umgebung Zirkonium verwenden, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Korrosionsbeständige Zirkoniumlegierung

Eine weitere Möglichkeit, die Korrosionsbeständigkeit von Legierungsteilen zu verbessern, ist die Oberflächenvorbehandlung. In der Industrie wird die hohe Sauerstoffabsorptionseigenschaft von Zirkonium selbst verwendet, und das Zirkonium wird in Hochtemperaturluft platziert, um einen dichten Oxidfilm auf der Oberfläche des Zirkoniums zu erhalten, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit von Zirkonium und seinen Legierungen. Experimente haben bewiesen, dass die jährliche Korrosionsrate von Zirkonium nach der Oberflächenoxidationsbehandlung in einem schwefelsauren Medium nur 5 % des reinen Zirkoniums beträgt.

Zirkonium wird derzeit eher als korrosionsbeständiges Material in der chemischen Industrie verwendet, und es wird in Wärmetauschern verwendet , Deichwaschtürme, Reaktoren, Pumpen, Ventile , und Rohrleitungen für korrosive Medien. Aus Zirkoniumlegierungen hergestellte Hydrolyserohre wurden zum Beispiel erfolgreich in Wasserstoffperoxid-Produktionslinien verwendet, und Zirkonium-Druckreduzierventile, Rührwerke und Durchflussmesser wurden auch in der Düngemittelproduktion, der Abwasserbehandlung und der Farbstoffindustrie verwendet.

Die korrosionsbeständigen Zirkoniumlegierungen sind hauptsächlich Zr702, Zr704, Zr705 und Zr706. Die Zusammensetzung der Zr702-Legierung ist nahe an reinem Zirkonium, und es wird hauptsächlich eine kleine Anzahl von Elementen wie O, H und N hinzugefügt. Seine Korrosionsbeständigkeit ist hoch, aber die mechanischen Eigenschaften sind gering. Es wird als chemische Rohrleitung in einem schwefelsauren Medium mit FeCl3 verwendet. Die Zr705-Legierung ist eine Zirkonium-Niob-Legierung und ihre mechanischen Eigenschaften sind doppelt so hoch wie die der Zr702-Legierung. Chemische Geräte, die eine relativ hohe Festigkeit und Dehnung erfordern, wie beispielsweise Barrierewärmetauscher, verwenden normalerweise eine Zr705-Legierung als Rohmaterial.

Biomedizinische Materialien sind in den letzten Jahren ein neues Hightech-Material, und biomedizinische Legierungen müssen eine gute Kompatibilität mit der biologischen Flüssigkeitsumgebung und eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Die Ti6Al4V-Legierung ist eine früher implantierte Titanlegierung, die in menschlichem Hartgewebe verwendet wurde, aber ihr Elastizitätsmodul nahe 110 GPa übersteigt den Elastizitätsmodul menschlicher natürlicher Knochen von 15-30 GPa bei weitem.

Zirkonium wird von wissenschaftlichen Forschern wegen seiner guten Biokompatibilität, seines knochenähnlichen Elastizitätsmoduls und seiner guten Korrosionsbeständigkeit geschätzt. In den frühen 1990er Jahren entwickelten Smith &Nephew Richards eine ZrTiNb-Legierung, die nicht nur einen dem menschlichen Knochen ähnlichen Elastizitätsmodul, sondern auch eine vollständige Biokompatibilität aufweist.

Williams et al. bestätigte auch, dass der Abbau der ZrTiNb-Legierung unter der kombinierten Wirkung von Korrosion, Reibung und Verschleiß deutlich geringer ist als bei der Ti6Al4V-Legierung. Anschließend wurde eine Reihe medizinischer Zirkoniumlegierungen entwickelt, wie z. B. ZrNb-, ZrMo-, ZrCu-, ZrMoTi- und ZrSi-Legierungen.

Schlussfolgerung 

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