与传统的铁、铜、镍等金属元素相比，锆具有较低的密度和较小的热膨胀系数。此外，锆还具有较低的热中子吸收截面积（仅为0.18×10－28m2）和良好的耐腐蚀性能，这使得锆及其合金在核工业以及航空航天等特殊领域具有极广泛的应用前景。目前，锆及其合金已经较成熟地应用于核反应堆中的包壳材料。与不锈钢相比，锆及其合金能够有效地将中子反射回反应堆内部，极大地节省了铀燃料；而锆合金在～℃的高温高压水蒸汽中具有的良好耐腐蚀性能，也使得反应堆具有了较长的使用寿命。因此，金属元素锆被誉为原子时代的第一金属。随着我国航空航天、航海及化工事业的不断发展，合金钢等传统材料已经越来越不能适应空间、海洋等特殊环境。近年来，国内外许多科学家已经将目标转向了铝基复合材料及钛合金、锆合金等轻金属材料。
1锆及其合金的发展现状
锆在地壳中的含量约为g/t，储量超过了铜、镍、铅和钴等常用金属而居于第20位。我国的锆矿储量在世界上排名第9位，是锆含量分布较为广泛的国家。早期锆的提炼技术不成熟，极大地限制了锆材料的应用。Kroll于年成功研究了规模较大的延性锆的生产方法，使得锆及其合金得到了迅猛的发展。初期，锆合金主要应用于核工业领域中的包壳材料。近几十年来，随着对锆合金的研究趋于成熟，锆及其合金在化工行业、医用行业及一些特殊领域中也得到广泛应用。
2核用锆合金
锆合金以其极低的热中子吸收截面积和良好的抗高温高压腐蚀性能而在核工业中获得了广泛的应用，以其为材料生产的零部件包括燃料包壳管、控制棒导向管、压力管、元件盒以及一些结构材料等。法国、美国、德国及俄罗斯等国家先后研究出了一系列的核用锆合金。目前，已经成功应用在核工业上的有Zr－2、Zr－4、Zr2.5Nb以及近年来新开发的ZIＲLO、E、M5及NDA等锆合金。这些新开发的锆合金具有更低的辐照蠕变性能和较好的抗碘应力腐蚀能力，此外，还能够满足燃料组件较高燃耗的要求，使组件的使用寿命提升至30年。
近30年来，我国的科研工作者在综合了ZrSn和ZrNb系合金的优点后，开发出了新型高性能的NZ2和NZ8锆合金。合金的力学性能优于Zr－4合金，用其制备的组件在高温水和蒸汽中的耐蚀性能得到明显改善，在℃过热蒸汽中进行长期腐蚀后并没有出现疖状腐蚀现象。
3耐腐蚀锆合金
锆具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗大多数有机酸、无机酸、强碱和一些熔融盐的腐蚀侵害，因此，腐蚀环境中的一些关键部件可使用锆材来提升使用寿命。提升合金件耐腐蚀性能的另一种方法为表面预处理。工业中利用锆本身具有的高吸氧这一特性，将锆置于高温空气中，使得锆表面获取一层致密的氧化膜，从而提升锆及其合金的耐腐蚀和耐冲刷性能。实验证明，经过表面氧化处理之后的锆在硫酸介质中的年腐蚀速率仅为纯锆的5%，而耐冲刷性能却提高了2倍。
目前，化工行业中已较多的使用锆作为耐腐蚀材料，并且已成熟应用于热交换机、洗堤塔、反应器、泵、阀门和腐蚀介质管道等领域。例如，用锆合金制备出的浓缩管和水解管已成功应用在过氧化氢的生产线中，而锆制减压阀、搅拌器和流量计等器件也在化肥生产、污水处理和染料工业中得以应用。耐蚀性锆合金主要为Zr、Zr、Zr和Zr合金。Zr合金的成分接近于纯锆，主要加入了少量的O、H和N等元素，其耐蚀性能较高，但力学性能较低，在含FeCl3的硫酸介质中作为化工管道使用。Zr合金为锆铌合金，其力学性能是Zr合金的2倍，对强度和延伸率要求比较高的化工设备例如栅栏式换热器等通常使用Zr合金作为原材料。
生物医用材料是近年来新兴的一种高新技术材料，而生物医用合金必须与生物体液环境具有良好的相容性以及良好的耐腐蚀性。Ti6Al4V合金是较早应用在人体硬组织的植入钛合金，但其接近GPa的弹性模量远超出了人体自然骨骼15～30GPa的弹性模量。锆因具有良好的生物相容性、与骨骼类似的弹性模量以及良好的耐蚀性而被科研人员所重视。90年代初，Smith＆NephewＲichards公司研制出了一种ZrTiNb合金，它不仅弹性模量与人体骨骼相类似，而且具有完全的生物相容性。Williams等也证实了ZrTiNb合金在腐蚀和摩擦磨损共同作用条件下的退化程度明显小于Ti6Al4V合金。随后，一系列的医用锆合金被研发出来，例如ZrNb、ZrMo、ZrCu、ZrMoTi和ZrSi等合金。
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