一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬制品領(lǐng)域，特別涉及一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，而現(xiàn)階段，隨著核動(dòng)力反應(yīng)堆技術(shù)的不斷提高，對(duì)燃料燃耗、燃料循環(huán)成本、反應(yīng)堆熱效率、安全可靠性等性能的要求也越來(lái)越高，對(duì)關(guān)鍵核心部件燃料元件包殼材料鋯合金的性能提出了更高的要求，而如今用于核反應(yīng)堆中的鋯管在使用的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)被腐蝕，其耐腐蝕性能較差，因此有必要對(duì)組織成分進(jìn)行改進(jìn)以開(kāi)發(fā)出具備有耐腐蝕性能更加優(yōu)良的鋯管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括:錫0.8% ~1.5%，鈮1.2%-2.5%,銻0.05%~0.08%，鐵0.4%~0.6%，氧不超過(guò)0.3 %以及余量的鋯，其制備方法包括如下步驟:
(I )、將核級(jí)海綿鋯及其他添加元素配制成所需重量的混合原料；
(2)、將上述的混合原料投放至溫度為1500°C~1600°C的高溫熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，制成合金液；
(3)、將上述合金液澆注至所需形狀的模具中進(jìn)行鑄造，制得胚料；
(4)、待上述胚料冷卻后采用鍛壓機(jī)對(duì)該胚料進(jìn)行多次鍛壓處理，去除胚料內(nèi)部多余的氧；
(5)、將上述鍛壓后的胚料在480°C?540°C下進(jìn)行退火處理，制成所需的板材；
(6)、對(duì)上述退火后的板材進(jìn)行機(jī)加工，最終制得所需鋯管。
[0005]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述鋯管的化學(xué)成分中不可避免的雜質(zhì)含量不超過(guò)
0.5%。
[0006]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(5)中的鍛壓機(jī)的鍛壓重量為I噸。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述步驟(5)中的鍛壓機(jī)鍛壓速率為30次/分鐘本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)在鋯管的化學(xué)成分中添加對(duì)鋯元素具備有穩(wěn)定、強(qiáng)化作用的錫0.8 % ~1.5 %，鈮1.2 % ~2.5 %，鐵0.4%~0.6%，能夠大幅度地提高鋯管的耐腐蝕性能和力學(xué)性能，同時(shí)在鑄造后采用鍛壓處理，提高了材料的致密度，且能夠防止鋯管內(nèi)部的氧含量過(guò)高，提高鋯管的抗蠕變性和疲勞特性。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0009]實(shí)施例1:
一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括:錫
0.8%，鈮1.2 %，銻0.05%，鐵0.4%，氧不超過(guò)0.3 %以及余量的鋯，所述鋯管的化學(xué)成分中不可避免的雜質(zhì)含量不超過(guò)0.5%，其制備方法包括如下步驟:
(I )、將核級(jí)海綿鋯及其他添加元素配制成所需重量的混合原料；
(2)、將上述的混合原料投放至溫度為1500的高溫熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，制成合金液；
(3)、將上述合金液澆注至所需形狀的模具中進(jìn)行鑄造，制得胚料；
(4)、待上述胚料冷卻后采用鍛壓重量為I噸、鍛壓速率為30次/分鐘的鍛壓機(jī)對(duì)該胚料進(jìn)行多次鍛壓處理，去除胚料內(nèi)部多余的氧；
(5)、將上述鍛壓后的胚料在480°C下進(jìn)行退火處理，制成所需的板材；
(6)、對(duì)上述退火后的板材進(jìn)行機(jī)加工，最終制得所需鋯管。
[0010]經(jīng)測(cè)試，所述鋯管在360 °C水蒸氣環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為290天；在500 °C水蒸氣環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為480小時(shí)。
[0011]實(shí)施例2:
一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括:錫
1.5%，鈮2.5 %，銻0.08%，鐵0.6%，氧不超過(guò)0.3 %以及余量的鋯，所述鋯管的化學(xué)成分中不可避免的雜質(zhì)含量不超過(guò)0.5%，其制備方法包括如下步驟:
(I )、將核級(jí)海綿鋯及其他添加元素配制成所需重量的混合原料；
(2)、將上述的混合原料投放至溫度為1600°C的高溫熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，制成合金液；
(3)、將上述合金液澆注至所需形狀的模具中進(jìn)行鑄造，制得胚料；
(4)、待上述胚料冷卻后采用鍛壓重量為I噸、鍛壓速率為30次/分鐘的鍛壓機(jī)對(duì)該胚料進(jìn)行多次鍛壓處理，去除胚料內(nèi)部多余的氧；
(5)、將上述鍛壓后的胚料在540°C下進(jìn)行退火處理，制成所需的板材；
(6)、對(duì)上述退火后的板材進(jìn)行機(jī)加工，最終制得所需鋯管。
[0012]經(jīng)測(cè)試，所述鋯管在360°C環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為280天；在500°C環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為475小時(shí)。
[0013]實(shí)施例3:
一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括:錫
1.2%，鈮2%，銻0.06%，鐵0.5%，氧不超過(guò)0.3%以及余量的鋯，所述鋯管的化學(xué)成分中不可避免的雜質(zhì)含量不超過(guò)0.5%，其制備方法包括如下步驟:
(I )、將核級(jí)海綿鋯及其他添加元素配制成所需重量的混合原料；
(2)、將上述的混合原料投放至溫度為1550°C的高溫熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，制成合金液；
(3)、將上述合金液澆注至所需形狀的模具中進(jìn)行鑄造，制得胚料；
(4)、待上述胚料冷卻后采用鍛壓重量為I噸、鍛壓速率為30次/分鐘的鍛壓機(jī)對(duì)該胚料進(jìn)行多次鍛壓處理，去除胚料內(nèi)部多余的氧；
(5)、將上述鍛壓后的胚料在510°C下進(jìn)行退火處理，制成所需的板材；
(6)、對(duì)上述退火后的板材進(jìn)行機(jī)加工，最終制得所需鋯管。
[0014]經(jīng)測(cè)試，所述鋯管在360°C環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為300天；在500°C環(huán)境中的腐蝕時(shí)間為500小時(shí)。
[0015]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)在鋯管的化學(xué)成分中添加對(duì)鋯元素具備有穩(wěn)定、強(qiáng)化作用的錫0.8 % ~1.5 %，鈮1.2 % ~2.5 %，鐵0.4%~0.6%，能夠大幅度地提高鋯管的耐腐蝕性能和力學(xué)性能，同時(shí)在鑄造后采用鍛壓處理，提高了材料的致密度，且能夠防止鋯管內(nèi)部的氧含量過(guò)高，提高鋯管的抗蠕變性和疲勞特性。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，其特征在于，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括:錫 0.8 % ~1.5 %，鈮 1.2 % ~2.5 %，銻 0.05%~0.08%，鐵 0.4%~0.6%，氧不超過(guò)0.3%以及余量的鋯，其制備方法包括如下步驟: (I )、將核級(jí)海綿鋯及其他添加元素配制成所需重量的混合原料； (2)、將上述的混合原料投放至溫度為1500°C~1600°C的高溫熔爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，制成合金液； (3)、將上述合金液澆注至所需形狀的模具中進(jìn)行鑄造，制得胚料； (4)、待上述胚料冷卻后采用鍛壓機(jī)對(duì)該胚料進(jìn)行多次鍛壓處理，去除胚料內(nèi)部多余的氧； (5)、將上述鍛壓后的胚料在480°C?540°C下進(jìn)行退火處理，制成所需的板材； (6)、對(duì)上述退火后的板材進(jìn)行機(jī)加工，最終制得所需鋯管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，其特征在于，所述鋯管的化學(xué)成分中不可避免的雜質(zhì)含量不超過(guò)0.5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的鍛壓機(jī)的鍛壓重量為I噸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的鍛壓機(jī)鍛壓速率為30次/分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核反應(yīng)堆專用鋯管的制備方法，以重量份計(jì)算，所述鋯管的化學(xué)成分組成包括：錫0.8％~1.5％，鈮1.2％~2.5％，銻0.05%~0.08%，氧0.06％~0.12％，鐵0.4%~0.6%以及余量的鋯，同時(shí)采用混料、熔煉、鍛壓、鑄造、熱處理以及機(jī)加工的生產(chǎn)工藝制得所需鋯管，通過(guò)上述方式，本發(fā)明能夠使得鋯管具備有良好的耐腐蝕性能，提高鋯管在核反應(yīng)領(lǐng)域的使用壽命。
【IPC分類】C22C1/02, C22C16/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104911378
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510270160
【發(fā)明人】童建俊
【申請(qǐng)人】常熟銳鈦金屬制品有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日