马林生，王快社，岳 强，彭 胜

（1.国核宝钛锆业股份公司，陕西宝鸡721013；2.西安建筑科技大学，西安710055）

锆及其合金的热中子吸收截面低，用锆合金代替不锈钢作核反应堆的结构材料，可以节省铀燃料1／2左右，良好的经济性推动了锆合金的研发.同时，锆合金具有适中的力学性能，良好的加工性能、抗腐蚀性能和较好的抗中子辐照性能，因此锆合金被普遍用作核动力水冷反应堆的燃料包壳管、压力管、导向管、仪表管、端塞棒和定位格架等结构材料.

目前，国际上开发并得到广泛应用的锆合金主要有3大系列，即Zr-Sn系合金（如Zr-2、Zr-4）、Zr-Nb系合金（如M5、E110、Zr-2.5Nb）和Zr-Sn-Nb系合金（如Zirlo、E635）.

Zr-2合金是在最初的Zr-2.5Sn合金基础上发展而来的，是最早实现商业化的锆合金，主要用作沸水堆的包壳材料.Zr-4合金是在Zr-2合金基础上，去掉会造成吸氢的镍元素，同时增加铁元素含量以弥补镍元素的合金化作用发展而成的，被广泛用作压水堆和加压重水堆的包壳以及沸水堆的元件盒和堆芯结构材料.其后，通过优化Zr-4合金的合金含量（锡含量取下限，铁和铬含量取上限），明显改善了材料在高温水蒸气中的耐腐蚀性能.

在美国致力于发展Zr-Sn系合金时，法国和俄罗斯分别开发了M5［1-3］和E110合金，两者的主要成分均为Zr-1Nb，主要用于制造燃料组件包壳管.同时加拿大也开发了Zr-2.5Nb合金，作为CANDU反应堆专门使用的压力管材料.

Zirlo［4-6］合金是为了满足高燃耗、低成本的要求，由美国西屋公司开发的新型锆合金，兼顾了Zr-Sn系和Zr-Nb系锆合金的优点.该合金在……