ASTM B393 R04251 연질 소둔 원자로급 니오븀-지르코늄 합금(+A)
ASTM B393 R04251: 원자로급 니오븀-지르코늄 합금(Nb-1Zr) 시트·스트립·플레이트(연질 소둔, +A)
R04251 등급은 지르코늄(Zr) 0.8~1.2%를 함유한 니오븀-지르코늄 이원 합금으로, 원자로급(Reactor Grade) 순도 요구사항을 충족합니다. Zr 첨가로 고온 크리프 강도와 재결정 온도가 향상되어, 원자력 증기 발생기 튜브, 우주로켓 노즐, 고온 구조재 등 극한 환경용 소재로 사용됩니다.
일반 특성
| 특성 | 온도 | 값 |
| 밀도 | 20.0 °C | 8.57 g/cm³ |
기계적 특성 (연질 소둔 상태, 20°C 기준)
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 탄성 계수 | 20.0 °C | 103 GPa | |
| 신율 A25 | 20.0 °C | 15 ~ 20 % | |
| 푸아송 비 | 23.0 °C | 0.4 | 니오븀 대표값 |
| 전단 계수 | 23.0 °C | 38 GPa | 니오븀 대표값 |
| 인장 강도 | 20.0 °C | 195 MPa | |
| 항복 강도 (Rp0.2) | 20.0 °C | 125 MPa | |
열적 특성
| 특성 | 온도 | 값 | 비고 |
| 열팽창 계수 | 23.0 °C | 6.8×10⁻⁶ ~ 1.4×10⁻⁵ 1/K | 니오븀 대표값 |
| 융점 | - | 2,468 °C | 니오븀 대표값 |
| 비열 용량 | 23.0 °C | 201 ~ 272 J/(kg·K) | 니오븀 대표값 |
| 열전도율 | 20.0 °C | 52 W/(m·K) | |
| 열전도율 | 1,000.0 °C | 65 W/(m·K) | |
전기적 특성
| 특성 | 온도 | 값 |
| 전기 저항률 | 20.0 °C | 1.5×10⁻⁷ Ω·m |
화학적 조성 (원자로급 순도, % 중량)
| 원소 | 함량 범위 / 최대치 |
| 알루미늄 (Al) | 2×10⁻³ % |
| 베릴륨 (Be) | 5×10⁻³ % |
| 탄소 (C) | 0.01 % |
| 크로뮴 (Cr) | 2×10⁻³ % |
| 코발트 (Co) | 2×10⁻³ % |
| 하프늄 (Hf) | 0.02 % |
| 수소 (H) | 1.5×10⁻³ % |
| 철 (Fe) | 5×10⁻³ % |
| 몰리브덴 (Mo) | 0.01 % |
| 니켈 (Ni) | 5×10⁻³ % |
| 질소 (N) | 0.01 % |
| 산소 (O) | 0.02 % |
| 실리콘 (Si) | 5×10⁻³ % |
| 탄탈륨 (Ta) | 0.1 % |
| 티타늄 (Ti) | 0.02 % |
| 텅스텐 (W) | 0.03 % |
| 지르코늄 (Zr) | 0.8 ~ 1.2 % (합금 원소) |
특징 및 용도: Nb-1Zr 합금은 순니오븀 대비 1,000°C 이상에서 크리프 강도가 현저히 높고, 재결정 온도가 약 200°C 상승하여 고온 구조 안정성이 우수합니다. 원자력 로켓 노즐, 액체 금속 열교환기, 초전도 자석 구조재, 우주 추진 시스템 부품 등에 적용됩니다. 원자로급은 중성자 흡수 단면적이 낮은 하프늄, 탄탈륨 등 불순물을 엄격히 관리합니다.