由于锆的外层电子排列为4s24p64d25s2，化合价为2、3、4价，常见的为4价，锆的稳定性比钛弱而比铪强，是一强还原剂和稳定金属，但稳定性受其表面状态和杂质含量的影响。经熔炼或碘化后制得的致密锆非常稳定；镁还原获得的海绵锆，由于是多孔海绵状则较活泼；特别是锆粉，粒度越细，由表面积越大，活性越高，易与气体、水发生反应。
常温下金属锆在空气中极为稳定，与空气中的氧、氮完全不发生反应，致密锆则能长期保持其金属光泽。加热时锆强烈地吸收氧氮而形成稳定的化合物，并在表面生成氧化物保护层。这一原理常被用于镁还原——蒸馏结束后作为海绵锆的出炉安全措施之一而采用，但在较高温度下，锆的氧化膜会失去保护作用。当温度超过800℃时，则迅速生成ZrO2，在静止状态下的空气中，锆的氧化速率为1.08×10-2kg/(m2•h)；950℃时为7.07×10-2kg/(m2•h)。锆在高温下除与氧氮形成稳定的化合物外，还可与CO2、、H2O气发生反应。
在低压下锆与氧、水蒸气等的反应温度见下表：
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温度/℃
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H2 O2 N2 H2O(蒸汽) CO与CO2
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300～400 700 1000 —— ——
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760 835 在1527以前无反应 —— ——
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起始反应：180～230
550 ------------------ 600 —— 500
最佳条件：650～700
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300 400 在400缓慢，在800迅速 300 800
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金属锆的力学性能
A．一般性能
金属锆属于高熔点金属，但其力学性能则与熔点较低的金属很相似，如弹性系数小，强度极限随温度升高而下降等。在20℃下锆的主要力学性能见下表：
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基 本 特 性 数 值
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弹性系数/kg•m^-2 9.82×10^10
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硬度HB 64～67
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抗拉强度极限/Pa (2.3～2.5) ×10^8
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屈服极限/Pa 2.1×10^8
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杨氏模量/Pa 9.39×10^8
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泊松比 0.34
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剪切模量/Pa 3.48×10^10
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B．中子辐照下锆的某些力学性能
变形较大的金属锆在辐照条件下，其屈服极限有所降低，伸长率则有所提高。冷变形锆在积水通量为5×1019n/cm2下的数值见表1。而电弧炉精炼后的锆，在600℃退火1h，再经260℃辐照后，其屈服极限、强度极限均变化不大，见表2。
表1 冷变形锆的一些力学性能
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T/K 屈服极限/ MPa 抗拉强度极限/MPa 伸长率/%
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辐照前 辐照后 辐照前 辐照后 辐照前 辐照后
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20 748 742 867 867 35 42
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90 720 671 805 805 27 34
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160 643 630 706 742 19 29
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200 609 574 636 650 21 27
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表2 辐照后退火锆力学性能
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快中子总通量 屈服极限 强度极限 断面收缩率 在50mm长度上
/n•cm^-2 / MPa / MPa /% 的伸长率/%
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0 120 276 48 29
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8×10^19 154 284 50 29
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2.5×10^20 165 279 52 25
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