creuset en alliage de zirconium Zr-2.5Nb

Normes de qualité des matériaux

Le matériau de base du creuset en zirconium Zr705 est un alliage de zirconium-niobium Zr-2.5Nb, conforme à la norme américaine UNS R60705 et aux normes ASTM B550 et GB/T 8769. Il diffère du zirconium pur Zr702. La matrice de l'alliage contient de 2.0 % à 3.0 % de niobium métallique, le reste étant composé de zirconium et d'hafnium (Hf ≤ 4.5 %). La teneur totale en impuretés (Fe + Cr) est inférieure ou égale à 0.2 % et la teneur en oxygène est strictement contrôlée.

1. Propriétés physiques et mécaniques du noyau (Avantages du noyau par rapport au zirconium pur Zr702)

Résistance aux hautes températures : point de fusion 1852℃, température de fonctionnement stable à long terme ≤1800℃, bien supérieure aux creusets en titane et en acier inoxydable ; ne se ramollit pas, ne se déforme pas et ne fuit pas à haute température.

Haute résistance et ténacité : résistance à la traction ≥ 550 MPa, soit environ 45 % supérieure à celle du zirconium pur Zr702 ; forte résistance au fluage à haute température ; résistant aux chocs et aux chocs thermiques, convient aux creusets de grande taille à parois minces ; poids plus léger pour un même volume, moins sujet à la fissuration ; conserve une bonne plasticité à basses et hautes températures ; ne se fatigue pas facilement et ne s’endommage pas facilement sous l’effet de variations de température répétées.

Résistance extrême à la corrosion : forme un film de passivation ZrO₂ dense et auto-réparateur en surface, résistant à l'acide chlorhydrique concentré bouillant, à l'acide sulfurique dilué, à l'acide phosphorique, à l'acide fluorhydrique et à divers acides organiques, aux alcalis forts, aux sels alcalins fondus et aux fluorures fondus ; pratiquement aucune précipitation d'ions dans des conditions de température élevée et de forte corrosion, ne contamine pas les matériaux.

Faible teneur en impuretés, haute pureté : la très faible teneur en impuretés empêche l’introduction d’impuretés telles que le fer, le nickel et le chrome lors de la fusion/dissolution, réduisant considérablement les coûts par rapport aux creusets en platine ; non magnétique et n’adsorbe pas les métaux précieux ni les terres rares fondues.

Propriétés de base : Densité 6.52 g/cm³, faible coefficient de dilatation thermique, conduction thermique uniforme, faible différence de température interne pendant le chauffage et chauffage uniforme du matériau.

2. Procédé de production et spécifications : Procédé de formage : Formage par rotation, forgeage + usinage, soudage sans soudure ; résistance à la corrosion de la soudure conforme au matériau de base ; surface polie miroir Ra0.2～3.2μm, sans trous de sable ni pores.

Spécifications standard : Creusets miniatures de laboratoire de 5 ml à 500 ml ; grands creusets industriels : diamètre de 10 à 700 mm, hauteur de 25 à 900 mm, épaisseur de paroi de 3 à 30 mm ; des creusets personnalisables de forme droite, conique, à couvercle, à bec verseur et rectangulaire irrégulière sont disponibles.

État de livraison : Recuit, éliminant les contraintes de traitement et améliorant la stabilité thermique.

Comparaison du choix des creusets : Zr705 vs. Zr702

II. Scénarios d'application dans l'industrie principale

(I) Fusion à haute température des métaux rares/précieux (Application la plus courante)

Fusion des métaux précieux : purification, refusion et préparation d’alliages d’or, d’argent, de palladium, de platine, de rhodium et d’iridium ; ne provoque ni mouillage ni impureté avec les métaux précieux à haute température, ce qui permet d’obtenir des produits finis de haute pureté, de remplacer les creusets en platine et d’éviter les pertes de métaux précieux.

Fusion de métaux rares réfractaires : Fusion sous vide et par induction du titane, du zirconium, du niobium, du tantale, du tungstène, du molybdène, des terres rares et des alliages de terres rares ; ne réagit pas avec les métaux actifs à des températures supérieures à 1 600 °C, sans contamination par le carbone ou le fer.

Fusion des matières premières pour cibles de pulvérisation cathodique : Préparation de lingots pour cibles de pulvérisation cathodique semi-conductrices et photovoltaïques (alliages à base de zirconium, de niobium et de titane), avec un contrôle strict des impuretés de la fusion.

(II) Hydrométallurgie / Analyse minérale / Digestion chimique

Digestion complète des éléments des minerais : analyses géologiques, minéralogiques et des métaux non ferreux ; fusion alcaline à haute température (fusion au peroxyde de sodium et à l’hydroxyde de sodium) ; résistance aux alcalis forts fondus à haute température ; digestion des minerais de zirconium, de titane, de terres rares et de tungstène-molybdène ; absence d’interférence du silicium ou du fer ; compatible avec la détection par ICP et absorption atomique.

Réactions chimiques corrosives : revêtement de récipients de réaction à haute température/petits creusets de réaction contenant de l’acide chlorhydrique concentré bouillant, de l’acide phosphorique et de l’acide organique ; procédés de concentration et d’hydrolyse à haute température pour les matières premières des batteries au lithium et les solutions d’extraction des terres rares.

Systèmes de sels fondus de fluorure et de chlorure : électrolyse des sels fondus et purification des sels de fluorure ; le Zr705 présente une meilleure résistance à l’érosion par les sels fondus que le zirconium pur, ce qui augmente sa durée de vie de plus de 30 %.

(III) Nouvelles énergies et industrie des semi-conducteurs

Support pour matériaux photovoltaïques en silicium : le silicium de haute pureté et les alliages à base de silicium sont purifiés à haute température afin d’éviter que les impuretés métalliques n’affectent le rendement de conversion de la batterie. Frittage/fusion de nouveaux matériaux pour batteries lithium-ion : synthèse par fusion à haute température de précurseurs ternaires, de sels de lithium et d’oxydes de haute pureté, résistants à la corrosion à haute température des sels de lithium et sans précipitation de métaux lourds.

Préparation de produits chimiques électroniques de haute pureté : distillation à haute température d'acides ultra-purs et de sels de qualité électronique, creusets de cristallisation, répondant aux exigences de production de matériaux de haute pureté 5N et 6N.

(IV) Scénarios spécifiques à l'industrie nucléaire (domaine d'avantage du cœur en Zr705)

Le Zr-2.5Nb est un alliage nucléaire mature présentant d'excellentes performances de fluage dans des environnements aqueux à haute pression et haute température : creusets pour les essais de corrosion à haute température d'échantillons de matériaux nucléaires, conteneurs de simulation de corrosion liés aux réacteurs à eau lourde ; fusion d'échantillons d'alliages de zirconium et d'hafnium de qualité nucléaire, conteneurs de réaction à haute température simulant des environnements d'irradiation ; essais de corrosion dans l'eau à haute température et haute pression, résistant à l'immersion à long terme dans des milieux alcalins à haute température (LiOH).

(V) Laboratoires, produits pharmaceutiques et matériaux spéciaux
Expériences chimiques à haute température dans les universités et instituts de recherche : synthèse à haute température d’acides et de bases extrêmes, frittage de matériaux catalytiques, préparation à haute température de nanoparticules. Purification de matières premières pharmaceutiques de haute pureté : concentration à haute température d’acides organiques et d’intermédiaires d’antibiotiques, exempts de contamination par les métaux lourds et conformes aux normes de pureté pharmaceutique.

Conteneurs de fusion pour les adjuvants de calcination des poudres de céramique et d'oxyde de zirconium, garantissant l'absence de réaction en phase solide avec les poudres céramiques à haute température.

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