Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 28. 9 augusti 1955 - Zirkonium och zirkoniumlegeringar, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
636
TEKNISK TIDSKRIFT
efter låta produkten svalna i vätgas. Man får då klumpar
av ett sprött material som kan malas för hand i stålmortel.
Pulvret upphettas därefter till 800°C eller högre
temperatur i vakuum varvid det övergår till metall. För att denna
skall få tillräckligt låg vätehalt (några hundradels procent)
och en lättpulvriserad sinterkaka skall erhållas, måste
man använda en vakuumpump med stor kapacitet, långsam
uppvärmning och noggrann temperaturreglering.
Såväl metall- som hydridpulvret kan pressas till
formstycken utan bindemedel. Kompressionsförhållandet är
bara 2 : 1 till 2,5 : 1 för båda vid 55—70 kp/mm2. För
hydri-den räcker lägre tryck än för metallen. Presskroppar av
zirkonium måste sintras i vakuum eller i en mycket ren
inert gas. Vakuumsintring vid 5 • 10~5 torr och ca i 300°C
kan utföras utan att metallens syrehalt stiger nämnvärt.
Endast denna metod kan användas för presskroppar av
hydrid då slutprodukten får relativt hög vätehalt vid
sint-ring i gas, t.ex. argon.
Hydridpresskroppar sintrade i täckta grafitskepp har
mycket god ytfinhet, och metallen är fri från föroreningar.
Hydridpulver ger en i de flesta hänseenden bättre
slutprodukt än metallpulver. Det kan lätt sintras till teoretisk
täthet. Denna uppnås t.ex. vid pressning till 105 kp/mm2
och sintring 1 h vid 1 150°C. Utförs denna vid 1 250°C i
8 h räcker 50 kp/mm" presstryck.
Zirkonium kan ljusbågsvetsas med argon som
skyddsgas9. Har denna 99,8 %> renhet, kan man erhålla duktila
svetsar i 0,75 mm plåt eller tunnare när svetsens baksida
också skyddas mot luften. Man lär få bättre svetsar med
likström än med växelström. Rätt gjorda svetsar kan
kallvalsas tills de försvinner fullständigt. Svetsning av grövre
arbetsstycken bör utföras i gastät låda fylld med mycket
rent argon.
Lödning av zirkonium erbjuder vissa svårigheter, men
man har erhållit tillfredsställande fogar genom att
använda tunna bleck av koppar eller silver som lod". Lödningen
sker utan flussniedel i vakuum eller argonatmosfär. Man
måste se till att inte för mycket lod används, ty det
angriper annars lätt grundmetallen. Metoder att förkoppra
eller försilvra zirkonium har beskrivits. Enligt en av dem
doppas grundmetallen genom ett skikt av flussniedel av
koppar(1)klorid i silverlod vid 1 100°C. Förzinkning kan
utföras genom doppning av metallen i smält zinkklorid
(Tekn. T. 1953 s. 682).
Zirkonium är ett utmärkt medium för hopfogning av
andra material, t.ex. volfram och molybden. Härvid läggs
ett tunt zirkoniumbleck mellan metallerna varefter fogen
görs genom punktsvetsning. Man har vidare använt
zirkonium för fogning av rostfritt stål och icke-metalliska
material, såsom diamant, safir, karbider, keramiska
material, glas och kvarts, vid samma eller andra material.
Denna användning av zirkonium beror utan tvivel på dess
förmåga att väta såväl metaller som andra material.
Legeringar
Legeringar med låg zirkoniumhalt av metaller, såsom
koppar och lättmetaller, har tillverkats kommersiellt flera
år. Viktigast av dem torde lättmetallegeringarna vara
(Tekn. T. 1947 s. 937; 1949 s. 46; 1951 s. 10; 1952 s. 104,
960, 984; 1953 s. 498). Koppars konduktivitet lär minskas
obetydligt av 0,02—5 °/o Zr, men dess hållfasthet ökas
avsevärt.
Legeringar av zirkonium med nickel eller kobolt12 uppges
vara sega och beständiga mot syror och alkalier; vid
upphettning till 1 150°C överdras de med ett tätt, skyddande
oxidskikt. Legeringar med 25—30 °/o Zr lär kunna
användas i stället för snabbstål.
Zirkonium har en omvandlingspunkt vid 865°C där den
vid lägre temperatur stabila hexagonala kristallstrukturen
övergår till rymdcentrerad kubisk. Detta medför att
metallen har relativt låg brottgräns och liten kryphållfasthet vid
temperaturer över 400°C trots att dess smältpunkt är så
hög som 1 845°C. Enda sättet att förbättra zirkoniums
Tabell 2. Sträckgräns och brottgräns vid 500°C för
zirkonium- och titanlegeringar samt stål
Sträckgräns Brottgräns
kp/mm2 kp/mm2
Zirkonium, ren ................. ...... 6,2 10
Zirkoniumlegering med
2,0 °/o Al ..................... ....... 22 32
1,3 ’/o Mo ..................... ....... 34 52
2,2 °/o Nb ..................... ....... 24,5 30
6,4 »/o Ta .................... ....... 19 24
10,4 °/o Ti ...................... ....... 29 41
4,8 °/o Sn ..................... ....... 17 22
Titan BC-70, olegerat ......... ....... 20 28
Titanlegering
BC-130A ....................... ....... 27 50
Ti-150A ........................ ....... 28 38,5
MST (3 «/o Al, 50 °/« Cr) ...... ....... 49 70
Stål AISI 1015 ................... ....... 14 23
Bostfritt stål AISI 316 .......... ....... 17,5 50
varmhållfasthet är därför att genom tillsats av
legeringsmetaller förskjuta omvandlingspunkten mot högre
temperatur2.
Hafnium och titan kan bilda fasta lösningar med
zirkonium i alla förhållanden. Av övriga metaller har Nb, Ta,
Al, Sn och Sb över 1 °/o löslighet. Zirkoniumlegeringar har
i allmänhet mindre korrosionsresistens än den rena
metallen. Den försämras särskilt mycket av kol och kväve.
Närvaro av det förra leder t.ex. till korngränsfrätning och
försprödning av metallen vid inverkan av saltsyra (Tekn.
T. 1953 s. 793).
Utarbetande av zirkoniumlegeringar har egentligen bara
börjat, och mycket arbete återstår inom detta område,
men redan nu har man åstadkommit material vilkas
brottgräns vid 480°C närmar sig titanlegeringars; deras
kryphållfasthet (0,0001 °/o sekundär krypning per timme) är
lika stor som dessas eller större (tabell 2). Zirkonium
med 1,3 % Mo har mycket goda hållfasthetsegenskaper
vid rumstemperatur, nämligen brottgräns 85 kp/mm2,
sträckgräns 70 kp/mnr och förlängning 8 °/o.
Zirkonium har ansetts vara relativt sprött vid
rumstemperatur. Man erhöll nämligen tidigare en slagseghet enligt
Charpy av mindre än 20 ftlb. Vid stegring av temperaturen
växer metallens slagseghet och blir 80 ftlb vid 200°C.
Man har emellertid senare funnit att zirkonium har låg
slagseghet vid rumstemperatur när det är legerat med
väte. Glödgas metallen vid 800°C i vakuum (tryck under
0,001 torr), befrias den från väte och får 70 ftlb slagseghet
vid rumstemperatur. SHl
Litteratur
1. Zirkonium — ett framtidens konstruktionsmaterial. Tekn. T.
82 (1952) s. 301.
2. Schwope, A D: A comparison of zirconium with better known
commercial metals. Met. Progr. 63 (1953) maj s. 75.
3. Miller, E C: The metat zirconium and its place in nuclear
poiver plants. Met. Progr. 63 (1953) maj s. 63. Zirconium: a
struc-tural material for nuclear reactors. Nucleonics 11 (1953) juli s. 27.
4. Johnson, W A: New metals for nuclear technologu. Chem. &
Engng News 32 (1954) s. 1882.
5. Zirconium production by fused salt electrolysis. Met. Ind. 84
(1954) s. 468.
6. Johnson, W A: Materials development for the submarine thermal
reactor. Westinghouse Eng. Ii (1954) s. 208.
7. Hausner, H H & Michaelson, H B: How to fabricate zirconium
and beryllium. Iron Age 174- (1954) dec. 16 s. 123.
8. Balston, O C: Zirconium sources. Chem. & Engng News 32
(1954) s. 5098.
9. Miller, G L: Double melting technique improves homogeneity,
and purity of zirconium and titanium ingöts. Iron Age 174 (1954)
s. 116. Zirconium. Sources, extraction and properlies. Iron & Steel
28 (1955) s. 19.
10. Ön the way: möre zirconium for nuclear reactors. Chem. Engng
61 (1954) dec. s. 112.
11. Kiessling, B: Materialproblem kring atomreaktorn. Kosmos 32
(1954) s. 164.
12. Miller, G L: Zirconium. London 1954.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
