Zirconiumlegering

Zirconiumlegering is een groep metalen waarvan de voornaamste component zirconium zelf is, aangevuld met kleine hoeveelheden andere elementen zoals tin, ijzer, nikkel, chroom, niobium of zuurstof. Deze toevoegingen verbeteren eigenschappen zoals sterkte, taaiheid en oxidatie- en corrosiebestendigheid, terwijl de lage neutronenabsorptie behouden blijft.

Belangrijke eigenschappen van zirconiumlegeringen zijn onder meer een hoge weerstand tegen corrosie bij hoge temperatuur water en stoom, een relatief laag neutronenabsorptiecentrum, een hoog smeltpunt en goede mechanische eigenschappen bij temperatuurwisselingen. Ze vertonen tevens stabiele passieve oxidefilms die de dwarsdoorsnede vanreacties in corrosieve omgevingen beperken. Hydrogenuptake kan leiden tot hydridevorming en embrittlement, daarom is zorgvuldige verwerking en opslag vereist in toepassingen waar waterstof aanwezig kan zijn.

Toepassingen vinden grootste bekendheid in de kernenergie, waar zirconiumlegeringen worden gebruikt als cladding voor kernbrandstofkokers en als structuurelementen vanwege hun combinatie van lage neutronenabsortie en uitstekende corrosiebestendigheid in hoogtemperatuurwater. Buiten de kernindustrie worden ze ook toegepast in de chemische industrie en in corrosieve omgevingen voor onderdelen zoals buisleidingen, warmtewisselaars en reactorcomponenten.

Voorbeelden van zirconiumlegeringen zijn Zircaloy-2, Zircaloy-4 en ZIRLO, evenals gespecialiseerde legeringen als M5. Deze varianten verschillen in samenstelling en micro structuur, wat resulteert in subtiele verschillen in corrosiebestendigheid, taaiheid en lasbaarheid.