TG-DSC超细锆粉的制备工艺研究(2)

菜单

1.1.1吸气剂

锆能强烈地吸收氮、氢、氧等气体,生成相应的化合物。当温度超过九百摄氏度时，锆能猛烈地吸收氮气；当温度在两百摄氏度左右时，每一百克金属锆，能够吸收八百一十七升氢气，其吸氢能力是铁的八十多万倍。锆的这些特性在工业上已被广泛利用，比如在电真空工业中，工人在电真空元件和仪表的阳极和其他受热部件的表面上涂上锆粉，用其吸收真空管中的残余气体，制成高度真空的电子管和其他电真空仪表，从而提高这类产品的质量，延长它们的使用时间。

1.1.2冶金作用

在冶金方面，锆可以发挥它强有力的脱氧、除氮、去硫的作用。比如，钢里含有氧、硫等杂质，只要在钢里加进千分之一的锆，用其去除这些杂质，钢材的硬度和强度就会大幅度地提高；含锆的装甲钢、不锈钢和耐热钢等，是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等国防武器的重要材料。把锆掺进铜里，抽成铜线，这种锆铜合金的导电能力并不减弱，而熔点却大大提高，用做高压电线非常合适。含锆的锌镁合金，又轻又耐高温，强度是普通镁合金的两倍，可用到喷气发动机构件的制造上。所以，锆可以被称做冶金工业的“维生素”。

1.1.3锆合金

锆合金是指以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300～400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面，对核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。此外，锆对多种酸、碱和盐有优良的抗蚀性，与氧、氮等气体有强烈的亲和力，因此锆合金也用于制造耐蚀部件和制药机械部件，在电真空和灯泡工业中被广泛用作非蒸散型消气剂。

工业规模生产的锆合金主要分为两类，一为锆锡系，二为锆铌系。前者合金牌号有Zr-2、Zr-4，后者的典型代表是 Zr-2.5Nb。在锆锡系合金中，合金元素锡、铁、铬、镍的作用有：提高材料的强度、耐蚀性和耐蚀膜的导热性，降低表面状态对腐蚀的敏感性。在原子能工业中，通常沸水堆需要使用Zr-2合金，压水堆需要用到Zr-4 合金。在锆铌系合金中，当铌的添加量达到使用温度下锆的晶体结构的固溶极限时，合金的耐蚀性最好。锆合金有同质异晶转变，在温度高时晶体结构为体心立方，在温度低时为密排六方。锆合金的塑性和焊接性都比较好，可通过塑性加工制成丝材、管材、棒材和板材，并进行焊接加工。

1.1.4核能用途

锆的热中子俘获截面小，具有不吸收中子的特性，有突出的核性能，在原子能工业中是不可缺少的材料，锆可作反应堆芯结构材料，如铀核反应堆的包覆材料。在我国，大型核电站普遍都使用用锆材，对锆的需求量很大。采用核动力发电，若发电能力为一百万千瓦，则金属锆的使用量就要达到20到25吨每年。在一艘三万马力的核潜艇上，如果利用锆合金制作核燃料的包套和压力管，使用量即可达20至30吨。

1.1.5军事用途

从军工上来看，钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。

另外，锆粉有着火点低和燃烧速度快的特性，可以用做起爆雷管的起爆药。这种用锆粉制作的高级雷管，甚至在水下也能够发生爆炸。锆粉再加上氧化剂，是制造曳光弹和照明弹的好材料，燃烧起来就好比火上加油，强光眩目。

1.2 超细粉体技术简介

超细粉体技术是指制备与使用超细粉体及其相关的技术。其研究内容包括超细粉体的制备技术、分级技术、分离技术、干燥技术、输送、混合与均化技术、表面改性技术、粒子复合技术、检测技术、制造及储运过程中的安全技术、包装、运输及应用技术等等。由于微米、亚微米及纳米材料的性质及其相关技术差异很大，因此，超细粉体技术又分为微米技术、亚微米技术及纳米技术。由于纳米材料与微米材料在性质上差异很大，研究纳米材料与微材料的手段及着重点也不相同。超细粉体技术涉及到化工、材料、医药、生物工程、食品、军工、航天、电子、机械、控制、力学、物理、化学、光学、电磁学、机械力化学、理论、力学、流体力学、空气动力学等多种学科和多个领域，涉及面宽，其综合性高，是典型的多学科交叉新领域，因此难度大，许多现象尚无完整成熟的理论解释，许多技术问题仍有待进一步深入研究探索。