铪锆的应用

由于锆铪具有高耐腐蚀性、耐高温和突出的核性能，以及加热时能激烈吸收气体等，所以在核工业、电子材料工业及化学工业等领域中得到广泛的应用。

1，在核工业中的应用

金属锆具有强度大、加工性能好、热稳定性高、耐辐射、耐腐蚀等特点，是一种理想的中温核材料。在原子能工业中，锆主要用于原子能发电厂、核潜艇、核动力航空母舰及核动力巡洋舰的核反应堆中。锆在反应堆中的用途是：核燃料包套材料&结构材料和慢化剂等。

核动力是金属锆和铪主要的应用领域，可以说世界锆铪工业的发展，特别是早期锆铪工业的建立，很大程度上是因为锆铪在军事工业如核动力潜水艇，核动力航空母舰和航天器用小型核动力反应堆上的应用而发展起来的。美国和前苏联是最早实现锆铪生产工业化的国家。上世纪40年代，美国科学家借鉴金属钛的生产方法，研究成功用镁还原ZrCl4制取海绵锆，并在美国矿务局建立了试验工厂，但当时生产的锆中都含有铪。美国麻省理工学院发现，这种含铪锆的热中子俘获截面值仍有显著变化。橡树岭国家研究所证实了这种变化是由于锆中含有较多金属元素铪所引起的。铪的热中子俘获截面很大，达到115巴（1巴＝10－28m2），而纯锆只有0.18巴，其机械加工性能和抗腐蚀性能也很优异，而为了防止作为燃料的铀发生泄漏和使用安全，要寻求一种金属做成包壳，装入铀燃料后，制得燃料元件，这些正是作为核反应堆铀燃料包套材料所需要的重要性能。于是决定研究有效的工业化锆铪分离方法，以生产大量可满足军事工业需求的无铪海绵锆和海绵铪，同时建立海绵锆、海绵铪加工的成套工艺技术体系。同时，美国第一座可生产小批量海绵锆试验工厂Y－12工厂也建立起来。在此基础上，美国海军船舶局和美国原子能委员会决定，将锆、铪用于命名为“鱼工鱼号”和“海狼号”的首批核动力潜艇的反应堆中，并用锆铪材料开展了陆上模型堆的研究。计划在10年左右实现100艘舰艇的核动力化。“鱼工鱼号”于1948年设计，1952年开工建造，1954年下水，同年9月正式服役，采用了型号为S2W的压水堆，铀燃料包套管和工艺管道均为含有少量金属锡的锆－Ⅱ合金。次年，“海狼号”核潜艇相继下水，并于1957年服役，使得美国成为第一个将金属锆铪用于海军的国家。

从1952年到60年代末，短短的十几年间，美国以核动力反应堆装备了总数多达66艘潜艇。建成了一支可发射北极星导弹的包括“乔治•华盛顿号”核潜艇、“拉菲特号”弹道导弹核潜艇，以及“飞鱼号”、“长尾鲨”号攻击型核潜艇的海军舰队，并先后在“罗斯福号”等5艘航母、6艘巡洋舰上装备了核动力装置。这期间，还同时完成了锆铪生产的初步工业化，仅1967年和1968年核级锆的用量就分别达到1134吨和1450吨。资料据此估算的不同舰种对海绵锆的用量如下：舰种，反应堆功率海绵锆用量潜水艇3万马力，4万千瓦30吨驱逐舰10万马力，13万千瓦60吨巡洋舰15万马力，20万千瓦120吨航空母舰25万马力，38万千瓦240吨。

2，在电子、化工及冶金等工业的应用

锆具有良好的吸气性，锆粉在电子管中广泛用作除气剂，锆丝、片可作为栅板支架、阳极支架及栅板材料。在家用电器中ZrC2广泛用于压电元件、陶瓷电容器及定位器材料。今后，作为锆的新用途是TiZr系储氢合金,它可用作镍氢电池的电极材料.另外,ZrC2在制造电视屏幕和计算机监视仪面板方面已成为重要的应用领域。

锆粉在空气中易燃，因而可作为引爆雷管系列高附加值的锆化学制品，如氢氧化锆、氧化锆、碳酸锆和硫酸锆等。用这些化学制品可生产出实用的粘合剂、防汗剂、添加剂、陶瓷着色剂、鞣革剂、干燥剂和涂层材料等产品。目前，在陶瓷与玻璃、耐火材料和铸造工业三大应用领域也是ZrC2和锆英石的主要消费市场。