一、锆合金的种类
工业规模生产的锆基合金有两个系列：锆锡系和锆铌系。前者的代表是 Zr-2 合金，后者的代表是Zr-2.5Nb合金。锆和三种锆合金的成分和性能见表。锆的合金元素选择原则是：一不能明显增加锆的热中子吸收截面；二要在提高锆的耐蚀性和强度的同时不能过多地损害工艺性能。在锆锡系合金中，锡、铁、铬、镍的综合加入(Zr-2合金)，可提高材料的强度及耐蚀性、耐蚀膜的导热性，降低表面状态对腐蚀的敏感性;Zr-4合金中不含镍,并适当增加铁含量，此合金腐蚀吸氢量仅为Zr-2合金的一半左右。通常Zr-2合金用于沸水堆，Zr-4合金用于压水堆。在锆铌系合金中，铌的添加量达到使用温度下α-Zr的固溶极限时，合金的耐蚀性能最好。Zr-1Nb和Zr-2.5Nb合金中的铌含量高于使用温度下的固溶极限。超过的铌以过饱和状态存在于α-Zr中，对合金的抗蚀性不利，而以第二相β-Nb的形式存在却好得多。锆和锆合金中的金属杂质元素大都要求在 50ppm以下，热中子吸收截面很大的元素（如硼和镉）不得超过0.5ppm；严重损害耐腐蚀性能的氮不得高于80ppm；氧有一定的强化作用,其含量依强度要求一般为800～1600ppm。
二、锆合金的研制
纯锆就其强度和抗蚀性能来说，都不能满足核燃料包壳和压力管的要求。20世纪40年代末，美国为了探索锆在水冷反应堆中的应用，着手研究锆基合金。到50年代中期，研制成具有优良综合性能的Zr-2合金 (Zirca-loy-2)，并用作世界第一艘核潜艇“舡鱼”号的核燃料包壳材料，后来又制成Zr-4（Zircaloy-4），Zr-1Nb和Zr-2.5Nb合金。二十多年来，各国也研究了许多其他锆合金，但因综合性能不如上述合金，因而应用不多。目前，从海绵锆到锆合金，已实现工业化生产的国家有美国、俄罗斯、法国、德国、加拿大和中国等。
三、什么材料可以耐2000度以上高温，可以导电，又不是碳素制品？
钼、钨能耐2000度以上；合金金属如铪合金（Ta4HfC5)、钨铜。
金属材料在高温时，都要防氧化。
含锆铪合金(及化合物)在飞行器上的应用
现代飞行器如宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、超音速飞机正朝高速、高空、大推力、远距离、高准确和安全的方向发展，锆、铪（及其化合物）由于某些优异性能，除可作用小型核动力结构和包套材料外，还被用在阿波罗宇宙飞船上的有关部件。铪也可作为体积小而能量大的火箭推进剂。
铪化合物具备难熔、抗氧化和耐蚀等几方面的综合性能，是耐高温材料。铪的碳化物熔点高，比碳化钨高500℃。4份碳化钽和1份碳化铪的混合和其熔点高达4215℃，因而可作喷气发动机和导弹上的结构材料和高熔点金属熔炼坩埚的内衬。
硼化铪（HfB2)具有高温特性和良好的抗氧化性，可作为高速的宇宙火箭材料，在2000-2200℃的大气中使用。含铪量多的硼化合物的抗氧化性能比硼化锆大10倍。
碳化铪（HfC）具有3890℃的高熔点和高弹性系数，良好的电热传导性，小的热膨胀和好的冲击性能，非常适用于火箭喷嘴，可作重返大气层宇宙火箭的鼻锥部件。
钽-铪夹心结构材料，其耐热高温性能2200℃，可作火箭的喷嘴和其他各种结构材料。
用滚压包覆层、等离子弧喷镀和喷涂等方法，将但铪合金涂敷在管材和挤压型材上，这引起涂敷了钽铪合金管材和型材可用作火箭喷嘴、透平发动机和宇宙飞行器等。
铪可作用烛接和钎焊材料。由于铪具有延展性、抗氧化性和耐高温等特性，故可用于热防护层和宇宙火箭的钎焊合金。含铪的合金如Ta-W(8%)-Hf(2%)和Ta-W(9.6%)-Hf(2.4%)合金正在蜂窝结构和格架的钎焊中进行试验,钎焊的温度为2175-2200℃。Hf-Ta(40%),Hf-Ta(19%)-Mo(2.5%)的钎焊合金至今仍在使用。
由于铪具有快速吸热和放热的性能（比锆和钛快1倍），因而可作喷气发动机和导弹的结构材料。铪的难熔性质，使得其可用作涡轮喷气式飞机的叶片，用于凝固点压式喷气发动机中。也可用来制造活门、喷管和其他高温零件。含锆铪合金的应用实例见表5-46。
应用实例编辑
名称表5-46锆铪在现代飞行器中的应用实例
性能和用途
材料
(1)Ni-Pt、Ni-Cr-Zr合金
耐热合金网、耐热合金材，用于登月舱倒面传热装置
金属铪
（2）Nb-10%Hf合金
登月舱从月球起飞火箭喷嘴
金属铪
（3）铪粉末
作火箭推进器材料
金属铪
（4）铪基合金
含20%-27%Ta、2%Mo，已开发出1650℃以上仍有抗氧化性合金复合工艺，用于飞行器
金属铪
（5）Ta-10%W、Ta-8%W、Ta-10%Hf、Ta-9.6%W-2.4%Hf合金
合金用于蜂窝结构和格架结构
金属铪
（6）T111
T222
Astar合金
Ta-W8-Hf2-C0.003
Ta-W8-Hf2-C0.012
811CTa-W8-Rel-
Hf1-C0.025
用作宇宙飞船返回大气层时的热防护材料；具有高蠕变强度
金属铪
（7）Nb-Hf合金
B-88、Nb-W28-Hf2-C0-0。67，可用于火箭和燃气透平
C-103Nb-hf10-Ti1-2R1
C129rNb-W10-Hf10-Y-0.07
SU16Nb-W11-mo3-Hf2-Co0.8
VAN-80Nb-W28-Hf2-C0.013
WC-3015Nb-Hf28-W15-TA4-Zr2-C0.1
金属铪
金属铪
金属铪
金属铪
金属铪
金属铪
（8）Ta-Hf合金
Ta88%-Hf2%-4%-W7%-9%在1093℃以上具有高强度和抗氧化能力，易加工成形。钽88%、铪4%、钨的合金在室温下的极限抗拉强度为1030MPa，屈服强度为980MPa，伸长率为15%；在1482℃时各项相应值为：224MPa，210MPa和67%。另一合金80%钽、10%钨在室温下的抗拉强度极限为860MPa，屈服强度840MPa，伸长率为4%；而在1482℃时各项相应值为：245MPa、210MPa和2%
金属铪
（9）MT-104钼合金
含Ti0.5%Hf0.08%C0.25%可用作火箭喷嘴，方向盘操纵装置，返航器机翼前元件，亦可用作高温炉部件，电气及金属加工工业的抗磨部件，制造直径为152.4mm,长度为304.8mm,最大质量为54.4kg的气缸、空心气缸
金属铪
（10）Fansteel42钼合金
含Zr0.06%-0.12%,Ti0.4%-0.55%C0.01-0.04%，具有很高的再结晶温度和良好应力断裂性，室温下抗拉强度844-1020MPa，屈服极限938-950MPa，可用于热发动机，飞机高温制件
金属铪
（11）TZM、D-14、D36宇航用合金
TZM为Mo-0.5Ti-0.08Zr,D-4为Nb-5Zr,D-36为Nb-10Ti-5Zr，用于宇宙飞船零件
钼
