专利名称：提高含Nb锆合金耐腐蚀性能的热加工工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种提高含Nb锆合金耐腐蚀性能的热加工工艺方法，属合金热加工工艺技术领域。
背景技术：
锆合金是水冷核动力反应堆中的燃料元件包壳材料，为了提高核电的经济性，提出要加深核燃料的燃耗，因此对燃料元件包壳材料的性能提出了更高的要求。上世纪八十年代，开发了以M5，ZIRLO和E635为代表的含Nb新锆合金，它们具有更优越的耐腐蚀性能[1，2]。国内也有含Nb的N36和N18新锆合金。由于Nb元素在α-Zr中最大固溶度为0.6％(质量分数)，热加工工艺可以改变Nb在α-Zr中的固溶含量，未固溶的Nb又会以不同的相析出分布在α-Zr基体中。因而热加工工艺对含Nb锆合金的显微组织结构影响很大，因此对耐腐蚀性能有显著影响。长期以来，研究人员一直努力希望通过改变热加工工艺提高含Nb新锆合金的耐腐蚀性能发明内容本发明的目的在于通过控制和调整热加工工艺制度，调整锆合金基体内的Nb元素固溶含量和第二相的大小和分布，从而在现行的工艺制度基础上进一步提高含Nb锆合金的耐腐蚀性能。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案本发明的一种提高含Nb锆合金耐腐蚀性能的热加工工艺方法，其特征是该方法的具体工艺步骤如下a.将含Nb0.2-1.2％(重量)的锆合金，在1050-1100℃下进行锻造加工；b.在1000-1050℃下保温1小时后进行淬火；c.在600-700℃下进行热挤压；d.在560-600℃下退火4小时；e.最后进行三次冷轧和保温，其步骤分别为
(a)第一次冷轧和退火在冷轧变形量达50-60％后，在560-600℃下保温4小时(b)第二次冷轧和保温在冷轧变形量再达到50-60％后，在780-820℃下保温2-2.5小时；(c)第三次冷轧和保温在冷轧变形量再达到50-60％后，在480-500℃下保温80-100小时；最后可获得有较高耐腐蚀性能的含Nb锆合金。
本发明针对含Nb(0.2～1.2％Nb)新锆合金，通过综合分析和实验，确定合理的热加工工艺参数，控制锆合金基体内Nb元素的固溶含量和改善第二相的大小和分布。
本发明的特点是保持现行的热加工工艺前面部分不变，即前述的a、b、c、d部分，然后改变冷轧变形时的温度和保温时间，即上述热及功工艺制度中本发明所采用得e部分。原有的热加工工艺制度为三次冷轧和退火，即(1)冷轧变形量达50-60％后，在560～600℃退火4小时；(2)冷轧变形量达50-60％后，在560～600℃下退火4小时，(3)冷轧变形量再达到50-60％后，再在560～600℃下退火10小时。
本发明在实施时，可以不改变原有材料的化学成分，也不需要增加特殊的工艺设备，只要调整和改变含Nb新锆合金的热加工工艺，降低锆合金基体内Nb元素的固溶含量和改善第二相分布，并最终可以提高含Nb锆合金的耐腐蚀性能达30％以上。
图1a为E635含Nb锆合金采用本发明热加工工艺后在350℃、0.1molLiOH水溶液中的腐蚀增重曲线。
图1b为N18含Nb锆合金采用本发明热加工工艺后在350℃、0.1molLiOH水溶液中的腐蚀增重曲线。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后实施例一采用E635含Nb锆合金，其成分为Zr-1.0Sn-1.0Nb-0.3Fe，经本发明方法规定的热加工工艺制度处理后，经测试和对比试验，绘制得如图1a的腐蚀增重曲线；并可知其耐腐蚀性能比现在使用的工艺条件下的耐腐蚀性能提高30％，腐蚀介质为350℃、0.1molLiOH水溶液。
实施例二采用N18锆合金，其成分为Zr-1.0Sn-04Nb-0.3Fe-0.1Cr，经过本发明方法规定的热加工工艺制度处理后，经测试和对比试验，绘制得如图1b的腐蚀增重曲线；并可知其耐腐蚀性能比现在使用的工艺条件下的耐腐蚀性能大大提高，腐蚀介质为350℃、0.1molLiOH水溶液。
本发明的热加工工艺方法可适用于含Nb量0.2-1.2％(重量)的锆合金。
权利要求
1.一种提高含Nb锆合金耐腐蚀性能的热加工工艺方法，其特征是该方法的具体工艺步骤如下a.将含Nb0.2-1.2％(重量)的锆合金，在1050-1100℃下进行锻造加工；b.在1000-1050℃下保温1小时后进行淬火；c.在600-700℃下进行热挤压；d.在560-600℃下退火4小时；e.最后进行三次冷轧和保温，其步骤分别为(a)第一次冷轧和退火在冷轧变形量达50-60％后，在560-600℃下保温4小时(b)第二次冷轧和保温在冷轧变形量再达到50-60％后，在780-820℃下保温2-2.5小时；(c)第三次冷轧和保温在冷轧变形量再达到50-60％后，在480-500℃下保温80-100小时；最后可获得有较高耐腐蚀性能的含Nb锆合金。
全文摘要
本发明涉及一种提高含Nb锆合金耐腐蚀性能的热加工工艺方法，属合金热加工工艺技术领域。本发明方法对含Nb0.2－1.2％(重量)的锆合金用特定的热加工工艺制度，即进行三次冷轧、退火、保温的步骤，其特点为在冷轧变形量达50－60％后，在560－600℃下保温4小时；然后在冷轧变形量再达到50－60％后，在780－820℃下保温2－2.5小时；最后在冷轧变形量再达到50－60％后，在480－500℃下保温80－100小时；最后可获得有较高耐腐蚀性能的含Nb锆合金，其耐腐蚀性能比现在使用的工艺条件下的耐腐蚀性能提高30％以上。
文档编号C22F1/18GK1584099SQ20041002512
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月11日 优先权日2004年6月11日
发明者刘文庆, 周邦新, 严青松, 李强, 姚美意 申请人:上海大学