專利名稱：一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋯合金材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種能用作輕水核電廠核反應(yīng)堆堆芯中的燃料棒包殼材料的耐腐蝕鋯合金。
背景技術(shù)：
鋯的熱中子吸收截面非常小，并具有良好的耐高溫水腐蝕性能和力學(xué)性能，因此在水冷核反應(yīng)堆中鋯合金被廣泛用作燃料棒的包殼材料和核反應(yīng)堆芯的結(jié)構(gòu)元件。隨著核動(dòng)力反應(yīng)堆技術(shù)朝著提高燃料燃耗和降低燃料循環(huán)成本、提高反應(yīng)堆熱效率、提高安全可靠性的方向發(fā)展，對(duì)關(guān)鍵核心部件燃料元件包殼材料鋯合金的抗腐蝕性能、吸氫性能、力學(xué)性能及輻照尺寸穩(wěn)定性等性能提出了更高的要求。燃料元件在服役條件(輻照、高溫、高壓及復(fù)雜的應(yīng)力)下，要發(fā)生蠕變和疲勞。蠕變性能是鋯合金在水冷動(dòng)力堆中工作時(shí)要考慮的重要問(wèn)題之一，國(guó)內(nèi)外對(duì)鋯合金的蠕變進(jìn)行了大量的研究。在上世紀(jì)60年代早期開(kāi)發(fā)出的鋯合金如合金，其在反應(yīng)堆工作溫度下具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、抗蠕變性、熱傳導(dǎo)性和低的中子吸收截面，并且廣泛地使用至今。由于常規(guī)系的合金所能滿足的核電站燃料的燃耗設(shè)計(jì)值通常為33GWd/tU，因此，為了滿足高燃耗及長(zhǎng)壽命堆芯的要求，一方面，從20世紀(jì)70年代以來(lái)許多國(guó)家都開(kāi)展了改善合金的腐蝕性研究，另一方面研究性能更好的新型鋯合金，新型鋯合金的開(kāi)發(fā)傾向于減少或消除錫(Sn)的含量，其中最突出的成果是發(fā)展了低錫合金，或稱之為優(yōu)化合金，設(shè)計(jì)燃耗可達(dá)45GWd/tU。中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)CN1404532公開(kāi)了一種用在核燃料覆層中的耐腐蝕性鋯基合金，其含有較低含量的錫，具體的說(shuō)，該鋯合金中，Nb含量為0. 6-2. 0%，含有的Sn和!^e的含量關(guān)系為當(dāng)Sn為0. 25時(shí)，F(xiàn)e為0. 5 ；當(dāng)Sn為0. 4時(shí)，F(xiàn)e為0. 35-0. 50 ；當(dāng)Sn為0. 50時(shí)， Fe 為 0. 25-0. 50 ；當(dāng) Sn 為 0. 70 時(shí)，F(xiàn)e 為 0. 05-0. 50 ；當(dāng) Sn 為 1. 0 時(shí)，F(xiàn)e 為 0. 05-0. 50，F(xiàn)e 和Sn的含量之和大于0. 75，其它另外的組成元素不超過(guò)0. 5%，余量為^ ，這樣的合金組成改進(jìn)了 ^-Nb-Sn-Fe合金的耐腐蝕性能，提高了其在水和蒸汽中，特別是在氫氧化鋰水溶液環(huán)境中的均勻耐腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其具有更優(yōu)異的耐腐蝕性能特別是焊縫處的耐腐蝕性能。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的一種技術(shù)方案是
一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，以所述低錫鋯合金材料的總重量為基準(zhǔn)，所述低錫錯(cuò)合金材料由 0. 8% 1. 0% Nb ； 0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 2% 0. 5% Fe ； 0. 06% 0. 14% 0 ；
0.1% 0. 2%的Cr或V ；以及余量為ττ組成，其中Sn和!^e的重量百分比之和為0. 5%
1.0%。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，按重量份計(jì)，所述低錫鋯合金材料由0.9% 1.0% Nb ； 0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 3% 0. 4% Fe ；0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% 的 Cr，以及余量為Zr組成。根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選方面，按重量份計(jì)，所述低錫鋯合金材料由0.9% 1.0% Nb ； 0. 2% 0· 5% Sn ； 0. 3% 0. 4% Fe ；0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2%V,以及余量為 Zr 組成。本發(fā)明采取的又一技術(shù)方案是一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，以所述低錫鋯合金材料的總重量為基準(zhǔn)，所述低錫鋯合金材料由0. 8% 1. 0% Nb ；0. 29Π). 5% Sn ； 0. 2% 0. 5% Fe ； 0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% Cr ；0. 1% 0. 2%V ；以及余量為 Zr 組成，其中Sn和!^e的重量百分比之和為0. 5% 1. 0%。上述合金配方中，C和N為從原料中帶來(lái)的不可避免的雜質(zhì)，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，上述合金配方中可能還包括的一些從原料中帶來(lái)的其它不可避免的雜質(zhì)成分，這些雜質(zhì)成分以不可避免的量存在時(shí)不會(huì)對(duì)本發(fā)明鋯合金造成不利影響。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在控制鋯合金中Sn和狗的重量百分比之和在一定范圍內(nèi)時(shí)，加入特定量的Cr或V或二者的組合， 能夠大大減少合金焊縫處的腐蝕，由此可以提高核燃料組件的安全性、成本和效率，其中，V 還能夠改進(jìn)合金的力學(xué)性能。整體上說(shuō)，本發(fā)明的鋯合金的耐腐蝕性能提高，可靠性更好。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例 參見(jiàn)表1，其中給出了根據(jù)本發(fā)明的八種典型鋯合金材料以及已有的成分組成。表1實(shí)施例1至8的鋯合金組成
權(quán)利要求
1.一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其特征在于以所述低錫鋯合金材料的總重量為基準(zhǔn)，所述低錫鋯合金材料由0. 8% 1. 0% Nb; 0. 2% 0. 5% Sn; 0. 2% 0. 5% Fe; 0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2%的Cr或V ；以及余量為rLr組成，其中Sn和Fe的重量百分比之和為0. 5% 1. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其特征在于按重量份計(jì)，所述低錫鋯合金材料由 0. 9% 1. 0% Nb ； 0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 3% 0. 4% Fe ； 0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% Cr，以及余量為ττ組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其特征在于按重量份計(jì)，所述低錫鋯合金材料由 0. 9% 1. 0% Nb ； 0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 3% 0. 4% Fe ；0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% V，以及余量為ττ組成。
4.一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其特征在于以所述低錫鋯合金材料的總重量為基準(zhǔn)，所述低錫鋯合金材料由0. 8% 1. 0% Nb ；0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 2% 0. 5% Fe ； 0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% Cr ；0. 1% 0. 2%V ；以及余量為Zr組成，其中Sn和Fe的重量百分比之和為0. 5% 1. 0%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，其特征在于按重量份計(jì)，所述低錫鋯合金材料由 0. 9% 1. 0% Nb ； 0. 2% 0. 5% Sn ； 0. 3% 0. 4% Fe ；0. 06% 0. 14% 0 ；0. 1% 0. 2% Cr ；0. 1% 0. 2% V,以及余量為Zr組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種核反應(yīng)堆用低錫鋯合金材料，以所述低錫鋯合金材料的總重量為基準(zhǔn)，所述低錫鋯合金由如0.8%～1.0%Nb；0.2%~0.5%Sn；0.2%～0.5%Fe；0.06%～0.14%O；0.1%～0.2%的Cr或V；以及余量為Zr組成，其中Sn和Fe的重量百分比之和為0.5%～1.0%。本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在控制鋯合金中Sn和Fe的重量百分比之和在一定范圍內(nèi)時(shí)，加入特定量的Cr或V能夠大大減少合金焊縫處的腐蝕，由此可以提高核燃料組件的安全性、成本和效率，其中，V還能夠改進(jìn)合金的力學(xué)性能。整體上說(shuō)，本發(fā)明的鋯合金的耐腐蝕性能提高，可靠性更好。
文檔編號(hào)C22C16/00GK102212719SQ20111015848
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者劉彥章, 咸春宇, 張晏瑋, 束國(guó)剛, 王榮山, 王錦紅, 翁立奎, 耿建橋 申請(qǐng)人:中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司, 中廣核工程有限公司, 蘇州熱工研究院有限公司