锆铌合金-密度-强度-硬度-熔点

关于Zirconium-Niobium合金

在VVER和RBMK反应堆中，采用锆铌合金作为燃料元件的包层。这些合金是RBMK反应堆装配通道的基础材料。燃料元件包层采用N-1型E-110型Zr + 1% Nb合金，装配通道管采用E-125型Zr + 2.5% Nb合金。

新的17×17燃料设计的包层材料也是基于zirconium-niobium合金(例如优化的ZIRLO材料)，与现有的燃料包壳材料相比，该材料已被证明具有更好的耐腐蚀性。优化的锡含量降低了腐蚀速率，同时保持了机械强度的好处，并抵抗异常化学条件下的加速腐蚀。

总结

的名字	Zirconium-Niobium合金
在STP阶段	固体
密度	6560公斤/立方米
极限抗拉强度	514 MPa
屈服强度	381 MPa
杨氏弹性模量	99年平均绩点
布氏硬度	89布氏硬度
熔点	1850°C
热导率	18 W /可
热容	285 J / g K
价格	25美元/公斤

锆铌合金的密度

各种物质的典型密度是在大气压下。密度定义为单位体积质量．这是一个强度性质，在数学上定义为质量除以体积:ρ= m / V

换句话说，一种物质的密度(ρ)是该物质的总质量(m)除以该物质所占的总体积(V)。标准的SI单位是公斤/立方米（公斤/米^3.)．标准英语单位是磅每立方英尺质量（磅/英尺^3.)．

锆铌合金的密度为6560公斤/米^3.．

例如:密度

计算一个重达一吨的锆铌合金立方体的高度。

解决方案:

密度定义为单位体积质量．它在数学上被定义为质量除以体积:ρ= m / V

因为一个立方体的体积是它的边的三次方(V = a^3.)，则可计算出此立方体的高度:

这个立方体的高度是A = 0.534 m．

锆铌合金的力学性能

锆铌合金的强度

在材料力学中材料的强度它能承受施加的载荷而不发生失效或塑性变形。材料强度基本上考虑的是外部负载应用于一种材料及其结果变形或者材料尺寸的变化。材料的强度它能承受这种施加的载荷而不发生故障或塑性变形。

极限抗拉强度

极限抗拉强度Zirconium-Niobium合金约为514 MPa。

的极限抗拉强度工程上的最大值是多少应力-应变曲线．这对应于最大应力它可以被处于张力中的结构所维持。极限抗拉强度常被简称为“抗拉强度”，甚至简称为“极限”。如果施加这种应力并保持这种应力，就会导致断裂。通常，这个值远远大于屈服应力(对于某些类型的金属来说，比屈服应力高出50%到60%)。当韧性材料达到极限强度时，它会发生颈缩，截面面积局部减小。应力-应变曲线不包含高于极限强度的应力。尽管变形可以继续增加，但在达到极限强度后，应力通常会减少。它是一种密集属性;因此，它的值不取决于试件的大小。然而，它取决于其他因素，如标本的制备，表面缺陷的存在或其他情况，以及温度的测试环境和材料。极限抗拉强度从铝的50兆帕到高强度钢的3000兆帕不等。

屈服强度

屈服强度的Zirconium-Niobium合金约为381 MPa。

的屈服点点在a上吗应力-应变曲线这表明了弹性行为的极限和塑性行为的开始。屈服强度或者屈服应力是材料特性定义为材料开始塑性变形的应力，而屈服点是材料开始非线性(弹性+塑性)变形的点。在屈服点之前，材料会发生弹性变形，当外加应力消除后，材料会恢复到原来的形状。一旦超过屈服点，部分变形将是永久的和不可逆的。有些钢和其他材料表现出一种称为屈服点现象的行为。屈服强度从低强度铝的35兆帕到高强度钢的大于1400兆帕不等。

杨氏弹性模量

杨氏弹性模量Zirconium-Niobium合金平均成绩是99分。

的杨氏弹性模量是在单轴变形的线性弹性状态下的拉应力和压应力的弹性模量，通常通过拉伸试验来评估。在极限应力范围内，物体将能够在去除载荷后恢复其尺寸。施加的应力使晶体中的原子离开它们的平衡位置。所有的原子位移相同，仍然保持它们的相对几何形状。当应力消除后，所有的原子都回到原来的位置，不会发生永久变形。根据胡克定律，应力与应变成正比(在弹性区域)，斜率为杨氏模量．杨氏模量等于纵向应力除以应变。

锆铌合金硬度

洛氏硬度的Zirconium-Niobium合金约为89 HRB。

洛氏硬度试验是一种最常见的压痕硬度试验方法，是为硬度试验而发展起来的。与布氏试验相比，罗克韦尔试验测量的是压头在大载荷(主要载荷)下的穿透深度与预紧载荷(次要载荷)下的穿透深度。小载荷建立零位。施加主负载，然后在仍然保持小负载的情况下删除主负载。用主载荷作用前后的穿透深度差来计算洛氏硬度值．也就是说，穿透深度与硬度成反比。洛氏硬度的主要优点是它能够直接显示硬度值．结果是一个无量纲数，记为HRA、HRB HRC等，其中最后一个字母是各自的罗克韦尔刻度。

用Brale穿透器进行罗克韦尔C试验(120°钻石锥)，主载荷150kg。

例如:强度

假设有一个塑料棒，它是由锆铌合金制成的。这根塑料棒的截面积为1厘米²．计算该材料达到极限抗拉强度所需的拉力，即UTS = 514 MPa。

解决方案:

压力(σ)可等价于单位面积的荷载或垂直于力的每横截面面积(A)所施加的力(F):

因此，达到极限抗拉强度所需的拉力为:

F= UTS * A = 514 * 10⁶x 0.0001 =51 400牛

锆铌合金的热性能

热性能对材料的响应是指材料对其变化的响应温度并且要应用热．当固体吸收时能源以热的形式，它的温度上升，尺寸增大。但不同材料的反应对热的应用不同的．

热容，热膨胀,热导率是在固体的实际使用中往往至关重要的性质。

锆铌合金熔点

的熔点Zirconium-Niobium合金在1850°C。

一般来说,融化是一个相变从固相到液相的物质。的ob电竞集团 一种物质的温度是发生这种相变的温度。的熔点也定义了固体和液体可以平衡存在的条件。

锆铌合金的热导率

锆合金的热导率(约18 W/m.K)比纯锆金属(约22 W/m.K)低。

固体材料的传热特性是通过一种称为热的特性来测量的热导率， k(或λ)，以W / m。K．它是衡量一种物质通过一种材料传递热量的能力传导．请注意,傅立叶定律适用于所有物质，不论其状态(固体、液体或气体)，因此，它也被定义为液体和气体。

的热导率大多数液体和固体的密度随温度而变化。对于蒸汽，它也取决于压力。一般来说:

大多数材料几乎都是均匀的，因此我们通常可以这样写k = k (T)．y和z方向的热导率也有类似的定义(ky, kz)，但对于各向同性材料，热导率与传递方向无关，kx = ky = kz = k。

例如:传热计算

热导率的定义是由于温度的差异，通过一定厚度的正方形材料(米)传递的热量(瓦)。材料的导热系数越低，材料的抗传热能力就越大。

计算的速率热通量穿过3米× 10米的墙(a = 30米)²)．墙厚15厘米(L₁)，由锆铌合金制成热导率k₁= 18 W / m。K（poor thermal insulator). Assume that, the indoor and the outdoor温度分别为22°C和-8°C，对流换热系数里面和外面都是h₁= 10 W / m²K和h₂= 30 W / m²分别K。注意，这些对流系数特别强烈地依赖于环境和内部条件(风，湿度等)。

计算热流密度(热损失)穿过这堵墙。

解决方案:

如前所述，许多传热过程涉及复合系统，甚至涉及两者的结合传导而且对流．使用这些组合系统，通常可以方便地使用总传热系数，被称为的u值．u因子的定义类似于牛顿冷却定律：

的总传热系数与总热阻这取决于问题的几何形状。

假设通过平面壁面的一维传热，不考虑辐射总传热系数可计算为:

的总传热系数那么U = 1/ (1/10 + 0.15/18 + 1/30) = 7.06 W/m²K

热流密度可以简单计算为:q = 7.06 [W/m]²K] x 30 [K] = 211.77 W/m²

通过这面墙的总热量损失为:问_损失=问。A = 211.77 [W/m .²x 30 [m .²] =6352.94 W