铪材是水冷核反应堆的堆芯结构材料。由于铪的热中子俘截能力很强，铪管被用作反应堆控制棒的中子吸收体，堆内的这个构件，称为铪控制棒。通过它在燃料组件中插入位置的升降，实现反应堆的功率调节，使链式反应处于完全可控状态。铪在堆芯冷却剂(高温高压水)中的耐腐蚀性很强，可以直接暴露在冷却剂中，无需用不锈钢管做包壳即可用来做反应堆的堆芯结构件。在核动力工程发展的初期，铪材已用于印第安角(Indian Point)和希平港(Shipping Pot)核电站的压水反应堆。由于铪资源稀少和生产费用高，铪管非常昂贵，当代的商用核电站通常已改用银铟镉合金。然而，驱动船舰的核反应堆，则仍然用铪控制棒。铪棒材的应用很少，只有少量细棒用做氩弧焊的焊炬电极棒。

铪管棒材生产的工艺特性颇近似于同族元素锆，见锆管棒生产。二者相比的不同点在于：(1)铪的冷热塑性变形抗力都比锆高，因此铪的热加工温度也比锆高；(2)铪的冷热塑性加工都可在a相(密集六方)范围内进行；(3)铪的塑性加工工艺和热处理都较简单；(4)热加工时铪的抗氧化能力比锆强，而且铪几乎不受氮的有害影响。核级铪管生产的基本工艺流程如图所示。

熔铸     

由于铪材几乎是反应堆的专用料，铪锭必须以核级海绵铪为原料，压成条状料棒之后，用真空电子束熔炼炉生产铪锭。电子束熔炼能够很有效地去除铪中的金属杂质，虽然脱气效果不及炼难熔金属W、Mo、Ta、Nb那样好，但仍能除掉海绵铪中半数的气体杂质。例如用功率60kW的电子束炉，在1×10^-3pa真空度熔炼2～3次，制备直径约100mm的铸锭，可适合做铪管棒加工的坯料之用。

塑性加工    

用铪锭通过锻、挤、轧、拉等多种塑性加工方法进行管棒材生产，工艺流程与同族元素钛、锆相似。

铪的同素异晶转变温度较高(1760℃)，所以热加工可在密集六方的α相区内完成。整个塑性加工过程没有相变。锻造加热用箱式电炉，温度为1100～1200℃，保温时间(min)可取铸锭直径(mm)数值之半。每火锻造比(见合金钢锻造开坯)可达4以上，终锻温度通常不低于850℃，锻造设备用锻锤和水压机均可。

毛管和棒坯常以包套挤压法制备，用低碳钢做挤压坯的包套材料。密封的钢包套起避免铪高温氧化吸气、防止铪金属粘着于模具表面的作用。挤压坯是经过剥皮的铸锭或锻件，挤压棒材时用实心坯，挤压毛管时用钻孔的空心坯。包套挤压的坯料用电炉加热至900～1000℃。如果以光坯挤压法挤制管棒坯料，还可用玻璃浴炉加热到1000～1100℃。润滑条件和挤压速度都与挤压低碳钢相同，可取挤压比6～15。挤压模用锥形模，才能保证挤出的管棒表面的钢包皮完好。

由于润滑困难，铪管棒材通常不以冷拔方法生产，而用挤制的毛管或棒坯以冷轧或旋转锻造法生产。轧管用二辊或多辊冷轧管机，两次退火间冷轧加工率为30％～50％，延伸系数为1.5～2.0，道次冷轧加工率通常小于20％。对于厚壁管，要实行多道次小压下量轧制，以免头部开裂。两次退火间的铪棒冷旋转锻造加工率为30％～50％，道次加工率为10％～20％。如要进行棒材冷拔，棒坯表面应经阳极氧化或磷化处理。润滑剂用二硫化钼和石灰等混合水剂做涂料，晾干后进行拉伸润滑效果较好。两次退火间冷拔的加工率比冷轧，冷旋转锻造的加工率要小。

核动力工程用的铪管棒材基本上是纯金属材料，所以加工过程没有复杂的热处理操作，只需退火。再结晶开始温度为700～800℃，坯料退火或中间退火温度约900℃，成品退火为800～900℃。生产工艺对产品性能的影响不及钛锆那样敏感，工艺流程也不及钛锆材加工那样复杂。

产品性能       

铪的热中子俘截面高达105b，且不因辐照而下降。这种核物理特性使铪管棒材成为做压水反应堆控制棒中子吸收体的理想材料。控制棒必须有一定的强度以适应在反应堆内作升降运动的需要。核级铪管的力学性能如下：

试验温度    σb／MPa      σ0.2／MPa       ζ／％

室温               >392               >196              >22

320℃            >275               >147              >35

反应堆的工况还要求控制棒作急速插入时能承受水力冲击和急冷急热，因此，需要材料具有良好的冲击韧性、抗疲劳性能和抗缺口敏感性。对于这些要求，铪材是能够胜任的。

成品的化学成分是铪材耐腐蚀性和核物理特性的保证，核级铪管的杂质含量应该不大于(1×10^-6)；

Al50        Fel00            Si12            Cr20             Mo20               Zr2％          H30            O700                 C50           Mn12             W100           N70                   Cdl                Mg20           Ti12                Cu50           B5         Pb20          Sn12        Co12        Ni12

 核级铪管棒材在反应堆冷却剂中有优越的耐腐蚀能力。在温度336℃、压力14.2MPa的除离子水(pH9.5～10.5)中，经过21昼夜的腐蚀试验后的样品，表面生成乌黑发亮的致密保护膜，腐蚀速率很低，样品的增重量不大于约3.5mg／dm²。