鋯棒、鋯管、鋯板等鋯及鋯合金具有密度低，比強高，耐腐蝕，耐輻照，優良的耐磨性，加工性能優異，無毒，無磁，熱中子吸收截面小等一系列特點，鋯合金優先在核工業中得到了不可替代的應用，因此世界各國都十分重視鋯合金的研究開發工作。如今，隨著對鋯合金的研究趨于成熟，鋯棒、鋯(gao)(gao)管、鋯(gao)(gao)板等鋯(gao)(gao)合金在航空(kong)航天、海洋工程(cheng)、化(hua)工行(xing)業、醫用(yong)行(xing)業及一些(xie)特殊(shu)領域中也得(de)到廣泛(fan)應用(yong)。作為重(zhong)要(yao)的戰略性材料(liao)，鋯(gao)(gao)被譽為“原子時代第一金屬”、世(shi)界第三代的優良特種(zhong)耐(nai)蝕材料(liao)。

由于(yu)其冶煉提純(chun)的工藝復雜苛刻(ke)、科技(ji)含量高，鋯被視作(zuo)稀有金(jin)(jin)屬(shu)，是這也是其貴重的主要原因。與同族元素(su)鈦相比(bi)，鋯更(geng)加(jia)具備驚(jing)人的抗腐(fu)蝕性(xing)能(neng)、極高的熔點、超(chao)高的硬度和強(qiang)度等特性(xing)。雖然諸多鈦合金(jin)(jin)產品(pin)已被大家熟知，但鈦產品(pin)的抗腐(fu)蝕性(xing)能(neng)遠不(bu)如鋯合金(jin)(jin)產品(pin)。所以，鋯是名至實歸的核能(neng)金(jin)(jin)屬(shu)、太空金(jin)(jin)屬(shu)、不(bu)朽金(jin)(jin)屬(shu)、人體親和金(jin)(jin)屬(shu)。

1、新型高強韌鋯合金

高強(qiang)韌(ren)輕質鋯(gao)合(he)金(jin)可分為(wei)晶態鋯(gao)合(he)金(jin)與非晶態鋯(gao)合(he)金(jin)。

晶(jing)態鋯合(he)金(jin)(jin)按其相組成通常可分為α型鋯合(he)金(jin)(jin)、α+β型鋯合(he)金(jin)(jin)和(he)β型鋯合(he)金(jin)(jin)。從力學(xue)性能(neng)的(de)(de)角度(du)出發，α型鋯合(he)金(jin)(jin)具(ju)(ju)有(you)較高的(de)(de)強(qiang)度(du)（抗(kang)拉強(qiang)度(du)可達(da)1600MPa以上）與硬度(du)，其耐(nai)摩擦磨損性能(neng)優于鈦合(he)金(jin)(jin)，經表面處理后其耐(nai)磨性提升明顯；α+β型鋯合(he)金(jin)(jin)同(tong)時(shi)存(cun)在(zai)兩(liang)種(zhong)不同(tong)晶(jing)體結構的(de)(de)相，具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)綜合(he)力學(xue)性能(neng)；β型鋯合(he)金(jin)(jin)滑移系較多，具(ju)(ju)有(you)較高的(de)(de)塑性（斷(duan)后延伸率可達(da)30%）。

非晶(jing)態(tai)鋯合金(jin)(jin)其固態(tai)物質(zhi)原子的(de)排列所(suo)具(ju)有(you)的(de)近程(cheng)有(you)序、長程(cheng)無(wu)序的(de)狀態(tai)，是(shi)一種典型(xing)的(de)亞穩態(tai)，故此非晶(jing)材料也被(bei)稱為(wei)金(jin)(jin)屬玻璃或液態(tai)金(jin)(jin)屬。鋯基(ji)非晶(jing)合金(jin)(jin)的(de)硬度(du)在60HRC以上（比(bi)不銹鋼高20%以上），具(ju)備超高的(de)強度(du)、耐磨性(xing)，遠超合金(jin)(jin)鋼（例如：比(bi)強度(du)是(shi)20CrMnTi合金(jin)(jin)鋼的(de)2.4倍），且密(mi)度(du)比(bi)合金(jin)(jin)鋼降低30%以上，無(wu)需進行(xing)表面處理(li)即擁有(you)光潔的(de)表面，但有(you)臨(lin)界尺寸的(de)限制。

無(wu)論是(shi)(shi)晶(jing)態(tai)鋯(gao)合(he)(he)金(jin)還是(shi)(shi)非晶(jing)態(tai)鋯(gao)合(he)(he)金(jin)除了(le)具備鋯(gao)合(he)(he)金(jin)的(de)所(suo)有優點(dian)與(yu)特性(xing)外還各持所(suo)長，鋯(gao)合(he)(he)金(jin)分類，為鋯(gao)合(he)(he)金(jin)的(de)應用(yong)與(yu)產品的(de)材(cai)料選擇提供(gong)了(le)簡(jian)單明了(le)的(de)指導(dao)。

2、鋯棒鋯管的主要應用

1）原子能核能領域

鋯(gao)(gao)合(he)金(jin)主要(yao)應用(yong)于核(he)(he)(he)工(gong)(gong)業(ye)領域(yu)中的(de)(de)包(bao)殼材(cai)(cai)料(liao)(liao)、壓(ya)(ya)力(li)管及(ji)元件(jian)盒等，其熱中子(zi)吸收截面積(ji)小(xiao)（僅為0.18×10-28m2），用(yong)鋯(gao)(gao)合(he)金(jin)代(dai)替不銹鋼作為核(he)(he)(he)反(fan)應堆的(de)(de)結構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，可以節省近一半的(de)(de)鈾燃料(liao)(liao)，鋯(gao)(gao)合(he)金(jin)在300~400℃高溫(wen)高壓(ya)(ya)水蒸(zheng)汽中有(you)很好(hao)的(de)(de)抗(kang)腐蝕性能，在反(fan)應堆內有(you)相(xiang)當好(hao)的(de)(de)抗(kang)中子(zi)輻照性能，也使(shi)得反(fan)應堆提高了數(shu)十年的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)，鋯(gao)(gao)合(he)金(jin)還有(you)適中的(de)(de)力(li)學性能、良(liang)好(hao)的(de)(de)加工(gong)(gong)性能以及(ji)和鈾燃料(liao)(liao)良(liang)好(hao)的(de)(de)相(xiang)容(rong)性。鋯(gao)(gao)在核(he)(he)(he)電工(gong)(gong)業(ye)，核(he)(he)(he)潛艇制造及(ji)核(he)(he)(he)廢料(liao)(liao)處理工(gong)(gong)業(ye)均是不可替代(dai)的(de)(de)結構(gou)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。

2）航(hang)空(kong)航(hang)天及軍工(gong)領域

鋯(gao)合(he)金(jin)作(zuo)(zuo)為(wei)空(kong)(kong)(kong)間材(cai)料，可應用于(yu)空(kong)(kong)(kong)間機構(gou)關鍵(jian)活動(dong)件。其(qi)(qi)具備較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度(du)，可為(wei)衛星等航天器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)重作(zuo)(zuo)出巨(ju)大(da)(da)貢獻，更(geng)擁有較低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱膨脹系(xi)數，耐太空(kong)(kong)(kong)低(di)溫(wen)、適應交變溫(wen)度(du)場、耐原(yuan)子(zi)氧侵蝕(shi)、抗(kang)太空(kong)(kong)(kong)輻(fu)照等優點(dian)，具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)(kong)間環(huan)境適應性，這使得鋯(gao)合(he)金(jin)在(zai)服(fu)役過程中更(geng)加可靠穩定。太空(kong)(kong)(kong)中存(cun)在(zai)空(kong)(kong)(kong)間環(huan)境效應，經帶電粒(li)子(zi)（120keV、最高注入量5×25400px-2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質子(zi)、氮離子(zi)及氬離子(zi)）輻(fu)照后仍可靠服(fu)役；經原(yuan)子(zi)氧暴露后，提高了鋯(gao)合(he)金(jin)表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)劃擦和(he)抗(kang)腐蝕(shi)能(neng)力(li)；在(zai)零(ling)下100℃極端低(di)溫(wen)條(tiao)件下，其(qi)(qi)強度(du)得到大(da)(da)幅提升(sheng)。“神(shen)六”上使用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)腐蝕(shi)性、耐高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈦(tai)產品，其(qi)(qi)抗(kang)腐蝕(shi)性能(neng)遠不如鋯(gao)，其(qi)(qi)熔(rong)點(dian)1600度(du)左(zuo)右，而鋯(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)點(dian)則在(zai)1800度(du)以上，二氧化鋯(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)點(dian)更(geng)是高達2700度(du)以上，所以鋯(gao)作(zuo)(zuo)為(wei)航空(kong)(kong)(kong)航天材(cai)料，其(qi)(qi)各方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能(neng)大(da)(da)大(da)(da)優越于(yu)鈦(tai)。在(zai)軍工領域，含鋯(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝甲(jia)材(cai)料、大(da)(da)炮鍛件、耐熱部件等是制(zhi)造裝甲(jia)車、坦克、大(da)(da)炮和(he)防(fang)彈板等武器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要材(cai)料，與此(ci)同時(shi)可減(jian)輕武器、裝備重量，極大(da)(da)提高作(zuo)(zuo)戰能(neng)力(li)。

3）海洋及化工領域

與(yu)傳統的(de)不銹鋼(gang)、銅、鎳(nie)、鈦等金屬(shu)合金相比，鋯及(ji)鋯合金具有(you)優(you)異(yi)的(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能，能夠抵抗(kang)大(da)多數(shu)有(you)機(ji)酸(suan)、無機(ji)酸(suan)、強堿和(he)一些(xie)熔融鹽的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)侵害。在廢水(shui)(shui)處理、食品(pin)加(jia)工(gong)、強酸(suan)生產工(gong)業(ye)中(zhong)，主(zhu)要應用于耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能要求高(gao)的(de)設備及(ji)構件，如反應釜、耐(nai)(nai)酸(suan)泵、耐(nai)(nai)熱(re)泵、熱(re)交(jiao)換管(guan)、浸液器(qi)、耐(nai)(nai)酸(suan)葉輪、閥門、攪(jiao)拌器(qi)、噴(pen)嘴和(he)容器(qi)襯里等。美國化工(gong)企業(ye)使用的(de)鋯設備、裝置已超過(guo)25年，仍未受到明顯的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)侵害影響，轉化率高(gao)達 85%~90%，大(da)大(da)提高(gao)了企業(ye)的(de)生產效(xiao)率。在深海探(tan)測過(guo)程(cheng)中(zhong)，鋯合金不僅可以經受海水(shui)(shui)與(yu)海洋中(zhong)砂(sha)石的(de)沖蝕(shi)(shi)、海水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)(shi)及(ji)流體摩擦磨(mo)損(sun)，還(huan)可以適(shi)應-200~200℃的(de)交(jiao)變溫度環境，這是由(you)于鋯的(de)熱(re)膨脹系(xi)數(shu)低可穩定(ding)持續服役(yi)。

4）醫學領域

鋯具有無毒(du)，無磁(ci)，人(ren)體親和、低(di)彈性模(mo)量(liang)(liang)和性能穩定等(deng)特點。傳統不(bu)銹(xiu)鋼(gang)（含鎳鉻等(deng)有毒(du)元素），鎳合(he)(he)(he)(he)金（20%以上(shang)的(de)人(ren)會(hui)產生由鎳引(yin)起的(de)過敏反應(ying)(ying)）或(huo)鈦合(he)(he)(he)(he)金彈性模(mo)量(liang)(liang)較大(da)，植(zhi)(zhi)入人(ren)體后會(hui)引(yin)發“應(ying)(ying)力(li)屏蔽”效應(ying)(ying)，造成(cheng)人(ren)體肌(ji)肉(rou)萎(wei)縮等(deng)癥(zheng)狀，而鋯合(he)(he)(he)(he)金不(bu)僅(jin)具有生物相(xiang)容性，且彈性模(mo)量(liang)(liang)較低(di)，作(zuo)為口腔修復材料(liao)，骨骼植(zhi)(zhi)入材料(liao)，骨科(ke)修復材料(liao)及手術器械材料(liao)等(deng)已被廣泛應(ying)(ying)用。核工業(ye)中使(shi)用的(de)Zr-Nb合(he)(he)(he)(he)金已被作(zuo)為替代骨骼植(zhi)(zhi)入人(ren)體，不(bu)存在(zai)碎屑(xie)剝(bo)落(luo)的(de)現象，且骨溶(rong)解性低(di)（與同為骨骼植(zhi)(zhi)入材料(liao)的(de)CoCr合(he)(he)(he)(he)金相(xiang)比，CoCr合(he)(he)(he)(he)金有較高的(de)骨溶(rong)解風險），服役(yi)壽命是傳統植(zhi)(zhi)入材料(liao)的(de)數倍(bei)。在(zai)口腔醫(yi)療方(fang)面的(de)應(ying)(ying)用更加廣泛，正畸修復時所(suo)使(shi)用的(de)的(de)矯治器，口腔種植(zhi)(zhi)體均大(da)量(liang)(liang)使(shi)用鋯合(he)(he)(he)(he)金。并(bing)且在(zai)神經外科(ke)這個極其敏感的(de)醫(yi)學(xue)領(ling)域(yu)中都能使(shi)用鋯絲作(zuo)腦外科(ke)手術的(de)縫(feng)合(he)(he)(he)(he)材料(liao)。

5）極端特殊領域

鋯(gao)(gao)具有良好(hao)的(de)(de)吸(xi)氣(qi)(qi)性，鋯(gao)(gao)粉(fen)在(zai)電(dian)子管中(zhong)(zhong)廣泛用(yong)作(zuo)(zuo)除氣(qi)(qi)劑，在(zai)黑色(se)冶金(jin)(jin)工業中(zhong)(zhong)，金(jin)(jin)屬鋯(gao)(gao)常用(yong)做煉鋼脫(tuo)氣(qi)(qi)劑、添加(jia)劑，用(yong)以改(gai)善和提高產(chan)品的(de)(de)性能。鋯(gao)(gao)粉(fen)在(zai)空氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)易(yi)燃(ran)并伴隨釋放(fang)高熱量(liang)，因而(er)可作(zuo)(zuo)為引爆雷管、照相(xiang)閃光的(de)(de)引火物及無煙(yan)火藥。貯氫(qing)合金(jin)(jin)作(zuo)(zuo)為鋯(gao)(gao)的(de)(de)新用(yong)途(tu)可用(yong)作(zuo)(zuo)鎳氫(qing)電(dian)池的(de)(de)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)。鋯(gao)(gao)還是熱激活(huo)電(dian)池加(jia)熱片(pian)組份(fen)之一，加(jia)熱片(pian)由鋯(gao)(gao)粉(fen)、BaCrO4和無機纖(xian)維按Zr:BaCrO4:無機纖(xian)維(wt.%)=21:74:5比例(li)混(hun)合制成(cheng)，發(fa)熱量(liang)為1882.8J·g-1。鋯(gao)(gao)基非晶材(cai)料(liao)擁有超高的(de)(de)強度(du)、耐(nai)摩擦磨損性能與高彈(dan)性，大幅(fu)超越不(bu)銹鋼、軸承鋼等(deng)傳統耐(nai)磨材(cai)料(liao)，已被用(yong)于制造(zao)極(ji)端環境服役設備的(de)(de)零部件和機構(gou)件，如(ru)航空飛行(xing)器軸承、齒(chi)輪和卡環等(deng)。

除以上領域外，鋯棒、鋯(gao)管等鋯(gao)及鋯(gao)合金還作為結構材料、功能(neng)材料被應(ying)用于許(xu)多特(te)殊(shu)、極(ji)端(duan)領(ling)域中，處于產業鏈的頂端(duan)。