專利名稱：提高含Nb鋯合金耐腐蝕性能的熱加工工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高含Nb鋯合金耐腐蝕性能的熱加工工藝方法，屬合金熱加工工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋯合金是水冷核動力反應(yīng)堆中的燃料元件包殼材料，為了提高核電的經(jīng)濟性，提出要加深核燃料的燃耗，因此對燃料元件包殼材料的性能提出了更高的要求。上世紀八十年代，開發(fā)了以M5，ZIRLO和E635為代表的含Nb新鋯合金，它們具有更優(yōu)越的耐腐蝕性能[1，2]。國內(nèi)也有含Nb的N36和N18新鋯合金。由于Nb元素在α-Zr中最大固溶度為0.6％(質(zhì)量分數(shù))，熱加工工藝可以改變Nb在α-Zr中的固溶含量，未固溶的Nb又會以不同的相析出分布在α-Zr基體中。因而熱加工工藝對含Nb鋯合金的顯微組織結(jié)構(gòu)影響很大，因此對耐腐蝕性能有顯著影響。長期以來，研究人員一直努力希望通過改變熱加工工藝提高含Nb新鋯合金的耐腐蝕性能發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過控制和調(diào)整熱加工工藝制度，調(diào)整鋯合金基體內(nèi)的Nb元素固溶含量和第二相的大小和分布，從而在現(xiàn)行的工藝制度基礎(chǔ)上進一步提高含Nb鋯合金的耐腐蝕性能。
為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的一種提高含Nb鋯合金耐腐蝕性能的熱加工工藝方法，其特征是該方法的具體工藝步驟如下a.將含Nb0.2-1.2％(重量)的鋯合金，在1050-1100℃下進行鍛造加工；b.在1000-1050℃下保溫1小時后進行淬火；c.在600-700℃下進行熱擠壓；d.在560-600℃下退火4小時；e.最后進行三次冷軋和保溫，其步驟分別為
(a)第一次冷軋和退火在冷軋變形量達50-60％后，在560-600℃下保溫4小時(b)第二次冷軋和保溫在冷軋變形量再達到50-60％后，在780-820℃下保溫2-2.5小時；(c)第三次冷軋和保溫在冷軋變形量再達到50-60％后，在480-500℃下保溫80-100小時；最后可獲得有較高耐腐蝕性能的含Nb鋯合金。
本發(fā)明針對含Nb(0.2～1.2％Nb)新鋯合金，通過綜合分析和實驗，確定合理的熱加工工藝參數(shù)，控制鋯合金基體內(nèi)Nb元素的固溶含量和改善第二相的大小和分布。
本發(fā)明的特點是保持現(xiàn)行的熱加工工藝前面部分不變，即前述的a、b、c、d部分，然后改變冷軋變形時的溫度和保溫時間，即上述熱及功工藝制度中本發(fā)明所采用得e部分。原有的熱加工工藝制度為三次冷軋和退火，即(1)冷軋變形量達50-60％后，在560～600℃退火4小時；(2)冷軋變形量達50-60％后，在560～600℃下退火4小時，(3)冷軋變形量再達到50-60％后，再在560～600℃下退火10小時。
本發(fā)明在實施時，可以不改變原有材料的化學成分，也不需要增加特殊的工藝設(shè)備，只要調(diào)整和改變含Nb新鋯合金的熱加工工藝，降低鋯合金基體內(nèi)Nb元素的固溶含量和改善第二相分布，并最終可以提高含Nb鋯合金的耐腐蝕性能達30％以上。


圖1a為E635含Nb鋯合金采用本發(fā)明熱加工工藝后在350℃、0.1molLiOH水溶液中的腐蝕增重曲線。
圖1b為N18含Nb鋯合金采用本發(fā)明熱加工工藝后在350℃、0.1molLiOH水溶液中的腐蝕增重曲線。
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例敘述于后實施例一采用E635含Nb鋯合金，其成分為Zr-1.0Sn-1.0Nb-0.3Fe，經(jīng)本發(fā)明方法規(guī)定的熱加工工藝制度處理后，經(jīng)測試和對比試驗，繪制得如圖1a的腐蝕增重曲線；并可知其耐腐蝕性能比現(xiàn)在使用的工藝條件下的耐腐蝕性能提高30％，腐蝕介質(zhì)為350℃、0.1molLiOH水溶液。
實施例二采用N18鋯合金，其成分為Zr-1.0Sn-04Nb-0.3Fe-0.1Cr，經(jīng)過本發(fā)明方法規(guī)定的熱加工工藝制度處理后，經(jīng)測試和對比試驗，繪制得如圖1b的腐蝕增重曲線；并可知其耐腐蝕性能比現(xiàn)在使用的工藝條件下的耐腐蝕性能大大提高，腐蝕介質(zhì)為350℃、0.1molLiOH水溶液。
本發(fā)明的熱加工工藝方法可適用于含Nb量0.2-1.2％(重量)的鋯合金。
權(quán)利要求
1.一種提高含Nb鋯合金耐腐蝕性能的熱加工工藝方法，其特征是該方法的具體工藝步驟如下a.將含Nb0.2-1.2％(重量)的鋯合金，在1050-1100℃下進行鍛造加工；b.在1000-1050℃下保溫1小時后進行淬火；c.在600-700℃下進行熱擠壓；d.在560-600℃下退火4小時；e.最后進行三次冷軋和保溫，其步驟分別為(a)第一次冷軋和退火在冷軋變形量達50-60％后，在560-600℃下保溫4小時(b)第二次冷軋和保溫在冷軋變形量再達到50-60％后，在780-820℃下保溫2-2.5小時；(c)第三次冷軋和保溫在冷軋變形量再達到50-60％后，在480-500℃下保溫80-100小時；最后可獲得有較高耐腐蝕性能的含Nb鋯合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高含Nb鋯合金耐腐蝕性能的熱加工工藝方法，屬合金熱加工工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法對含Nb0.2－1.2％(重量)的鋯合金用特定的熱加工工藝制度，即進行三次冷軋、退火、保溫的步驟，其特點為在冷軋變形量達50－60％后，在560－600℃下保溫4小時；然后在冷軋變形量再達到50－60％后，在780－820℃下保溫2－2.5小時；最后在冷軋變形量再達到50－60％后，在480－500℃下保溫80－100小時；最后可獲得有較高耐腐蝕性能的含Nb鋯合金，其耐腐蝕性能比現(xiàn)在使用的工藝條件下的耐腐蝕性能提高30％以上。
文檔編號C22F1/18GK1584099SQ20041002512
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者劉文慶, 周邦新, 嚴青松, 李強, 姚美意 申請人:上海大學