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与传统的铁、铜、镍等金属元素相比， 锆具有较低的密度和较小的热膨胀系数。此外，锆还具有较低的热中子吸收截面积和良好的耐腐蚀性能，这使得锆及其合金在核工业以及航空航天等特殊领域具有极广泛的应用前景。目前，锆及其合金已经较成熟地应用于核反应堆中的包壳材料。与不锈钢相比，锆及其合金能够有效地将中子反射回反应堆内部，极大地节省了铀燃料；而锆合金在 300 ～ 400 ℃ 的高温高压水蒸汽中具有的良好耐腐蚀性能，也使得反应堆具有了较长的使用寿命。因此，金属元素锆被誉为原子时代的第一金属。随着我国航空航天、航海及化工事业的不断发展，合金钢等传统材料已经越来越不能适应空间、海洋等特殊环境。  锆及其合金的发展现状 1核用锆合金 锆合金以其极低的热中子吸收截面积和良好的抗高温高压腐蚀性能而在核工业中获得了广泛的应用，以其为材料生产的零部件包括燃料包壳管、控制棒导向管、压力管、元件盒以及一些结构材料等。法国、美国、德国及俄罗斯等国家先后研究出了一系列的核用锆合金。这些新开发的锆合金具有更低的辐照蠕变性能和较好的抗碘应力腐蚀能力，此外，还能够满足燃料组件较高燃耗的要求，使组件的使用寿命提升至 30 年。  2 耐腐蚀锆合金 锆具有优异的耐腐蚀性能， 能够抵抗大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融盐的腐蚀侵害，因此，腐蚀环境中的一些关键部件可使用锆材来提升使用寿命。提升合金件耐腐蚀性能的另一种方法为表面预处理。工业中利用锆本身具有的高吸氧这一特性，将锆置于高温空气中，使得锆表面获取一层致密的氧化膜， 从而提升锆及其合金的耐腐蚀和耐冲刷性能。实验证明，经过表面氧化处理之后的锆在硫酸介质中的年腐蚀速率仅为纯锆的 5%，而耐冲刷性能却提高了2 倍。 3 高强韧锆合金 在空间探测、深海探测以及高速铁路等领域中， 往往存在一些特殊的使用环境， 例如－200 ～ 200 ℃ 的交变温度环境、持续的空间辐照和结构件之间的相对运动等等。在这些特殊环境下，长期服役的结构件往往面临着疲劳损伤、尺寸不稳定、原子氧侵蚀和摩擦磨损等问题。而锆及其合金与传统的合金钢等材料相比有几个重要的潜质: 1) 热膨胀系数小， 尺寸结 构稳定，具有制备精密结构部件的潜质；2) 具有抗空间辐照损伤的潜质；3) 具有抗原子氧侵蚀的潜质。因此，锆及其合金有望适应特殊领域中的非常规坏境条件， 具有作为特殊环境下结构件使用的潜力。  |
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