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Zircaloy-4

锆锡合金 4 号
锆及锆合金难熔金属
数据完整度
79

Zircaloy-4 去掉镍（降低吸氢），是压水堆（PWR）燃料包壳的标准材料

典型用途
压水堆燃料包壳、定位格架
英文名
Zircaloy-4
ASTM B550-19
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相近牌号

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按已录入性能数据的属性指纹计算，仅供初筛

Zircaloy-2锆及锆合金弹性模量接近 · 密度接近Zr-R60706锆及锆合金导热系数接近 · 弹性模量接近Zr-1Nb锆及锆合金导热系数接近 · 弹性模量接近ZIRLO锆及锆合金导热系数接近 · 弹性模量接近Zr-M5锆及锆合金导热系数接近 · 弹性模量接近Zr-E110锆及锆合金导热系数接近 · 弹性模量接近
怎么读数值：≥ / ≤标准保证值，可当验收依据典型值手册 / 厂商常见值，仅供参考置信度 A–FA 已核原文 · D 手册值 · F 公认常数

关键性能速览

取默认状态下的最优口径；带 ≥ / ≤ 的是标准保证值，其余为典型值或实测值
熔点
1850CB
密度 ρ
6.56g/cm³B
弹性模量 E
99GPaB
抗拉强度 Rm
480MPaB
导热系数 k
21.5W/(m·K)B
线膨胀系数 α
5.85×10⁻⁶/KB

热处理状态与交货状态

ANN退火态（再结晶退火）默认
工艺
退火
说明
力学性能为再结晶退火态；冷加工态强度更高但延性显著下降

声学性能

声速 c3885m/s
20℃
3885m/s计算值DCRC-HB#METALS
计算值：细杆纵波声速，与体波（纵波/横波）不同，超声检测应查体波声速
由 E 与 ρ 按 c=√(E/ρ) 计算（细长杆纵波）

力学性能

弹性模量 E99GPa
20℃
99GPa典型值BCRC-HB#METALS
多晶试样；单晶弹性常数各向异性显著
室温弹性模量
泊松比 ν0.34
20℃
0.34典型值BCRC-HB#METALS
室温泊松比
规定塑性延伸强度 Rp0.2380MPa
20℃
380MPa典型值BASM-HB#REFRACTORY
退火态室温 0.2% 规定塑性延伸强度
抗拉强度 Rm480MPa
20℃
480MPa典型值BASM-HB#REFRACTORY
★ 难熔金属的强度对间隙元素（O/N/C）极敏感，同一牌号不同熔炼批次可差 30% 以上
退火态室温抗拉强度
断后伸长率 A18%
20℃·标距 A5.65
18%典型值CASM-HB#REFRACTORY
★ 钨与钼的再结晶态室温伸长率常＜2%，工程上按脆性材料处理；本值为退火板材的典型下限
退火态断后伸长率，标距 A5.65

物理性能

密度 ρ6.56g/cm³
20℃
6.56g/cm³典型值BCRC-HB#METALS
室温密度

热性能

导热系数 k21.5W/(m·K)
20℃
21.5W/(m·K)典型值BCRC-HB#METALS
室温导热系数
比热容 cp280J/(kg·K)
20℃
280J/(kg·K)典型值BCRC-HB#METALS
室温比热容
线膨胀系数 α5.85×10⁻⁶/K
20~100℃
5.85×10⁻⁶/K典型值BCRC-HB#METALS
稀土与稀散金属的 CTE 各向异性极大（Gd、Dy、Ga 尤甚），多晶平均值仅供参考
20~100℃ 平均线膨胀系数
熔化温度范围1850C
20℃
1850C典型值BCRC-HB#METALS
熔点（纯元素为定值）

电性能

电阻率 ρe45μΩ·cm
20℃
45μΩ·cm典型值BCRC-HB#METALS
纯度每提高一个 9，电阻率明显下降
室温电阻率

化学成分（熔炼分析）

含量单位为质量分数 %

元素最小 %最大 %典型 %类型置信备注
Cr0.07%0.13%0.1%规定元素C与 Fe 构成 Zr(Fe,Cr)2 析出相
Fe0.18%0.24%0.21%规定元素C较 Zr-2 提高 Fe 上限 补偿去除 Ni 后的析出相
Ni—0.007%—规定元素C刻意限制到 0.007% 以下 这是 Zr-4 与 Zr-2 的关键差别 吸氢倾向低
O0.09%0.16%0.12%规定元素C氧当量影响强度与延性的平衡
Sn1.2%1.7%1.45%规定元素C主要合金元素 固溶强化并提高耐蚀性
Zr———规定元素C余量（基体元素；不记典型含量，避免与其余元素上下限相加时重复计入）

工艺适用性

「适用」= 常规设备即可做；「受限」= 能做但需附加条件；「不宜」= 技术上可行但不推荐；「不涉及」= 该工艺对本类材料不成立，收起在下方。

共 6 项工艺适用5受限1
电子束熔炼（EBM）烧结与固结适用
工艺参数
真空 ≤1e-2 Pa，功率 100~1200 kW
预期效果
提纯（去除间隙元素与高蒸气压杂质）、铸锭
限制
设备投资高、成材率低于粉末冶金，仅高纯需求才用
置信
D
真空自耗电弧熔炼（VAR）烧结与固结适用
工艺参数
真空 ≤1 Pa，熔炼电流 5~30 kA，通常两次以上
预期效果
去除气体与低熔点杂质、改善铸锭均匀性
限制
★ 钨钼熔点过高，VAR 仅用于钛锆铌钽；钨钼走粉末冶金或电子束熔炼
置信
D
锻造成形适用
工艺参数
热锻：钨 1400~1600℃、钼 1100~1300℃、钽铌 900~1200℃
预期效果
破碎铸态组织、细化晶粒、提高致密度与延性
限制
★ 难熔金属的 DBTT 高（钨约 200~400℃），室温锻打必裂
置信
D
退火热处理适用
工艺参数
真空或高纯惰性气氛，900~1600℃（视金属与再结晶温度），保温后随炉冷
预期效果
消除加工应力、控制再结晶晶粒、恢复延性
限制
★ 必须在真空或惰性气氛下退火，空气中加热会吸氧吸氮而脆化
置信
D
磨削切削加工适用
工艺参数
金刚石砂轮、湿磨
预期效果
难熔金属的主要精加工与切割手段
限制
★ 磨屑易燃（尤其锆、钛、铪），须用专用灭火措施，禁止干磨积尘
置信
D
切削加工切削加工受限
工艺参数
硬质合金或金刚石刀具、低速大进给、充分冷却；钨钼宜热加工
预期效果
可达到较高精度，但刀具磨损极快
限制
★ 钨的室温脆性与磨蚀性使切削极困难，复杂形状优先用粉末冶金近净成形
置信
D
告诉我们错在哪 —— 带上出处就能改
Zircaloy-4 锆锡合金 4 号 — 性能、成分与工艺 · EngMatData