一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料的製作方法

2023-05-08 08:41:46

專利名稱：：一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料的製作方法
技術領域：
：本發明屬於鋯基合金材料，具體涉及一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料。
背景技術：
：反應堆發展的總趨勢是朝著提高燃料燃耗從而降低燃料循環成本、提高運行溫度從而提高熱效率和提高安全可靠性的方向發展，因此對反應堆關鍵核心部件燃料元件的包殼材料鋯合金的性能提出了更高的要求。反應堆中冷卻劑的運行溫度越高，核能驅動和發電的熱效率亦就越高，如果把運行溫度從目前水冷堆的約30(TC提高到40050(rC，甚至到超臨界水溫度，核動力的熱效率就可能提高很多。但是運行溫度越高，就要求包殼材料等堆芯結構材料的性能越高。常規鋯合金(Zr-4、Zr-2.5Nb、M5、N18、N36、ZIRLO、E635等)不能滿足40(TC50(TC高溫高壓水的耐腐蝕性能要求，因而需要研究開發高溫鋯a會O亞o常規鋯合金成分中一般含有少量Nb、Sn、Fe、Cr、Cu等合金元素，沒有隻含有Fe、Cr的鋯合金。例如Zr-4合金含有1.5M的Sn，0.22%的Fe和0.1%的Cr;Zr-2.5Nb合金含有2.5%的Nb;M5鋯合金含有1.0%Nb;N18鋯合金含有0.35%Nb;N36合金含有1.0%Nb和1.0%的Sn以及0.35%Fe;ZIRLO鋯合金含有1.0的Nb，1.0%的Sn禾卩0.1%的Fe;E635鋯合金含有1.0%的Nb,1.2。/。的Sn和0.4%的Fe。
發明內容本發明的目的在於提供一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，在500°C、10.3MPa的高溫過熱水蒸汽中，具有良好的耐腐蝕性能。實現本發明目的的技術方案一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.11.8%，Cr的重量百分比含量為0.11.8%，C含量小於150Pg/g，N含量小於或等於50;ig/g，其餘雜質含量符合目前核用鋯合金的標準，餘量為Zr。所述的Fe的重量百分比含量0.2~1.0%，Cr的重量百分比含量為0.21.0%，C含量小於150iig/g，N含量小於或等於50iig/g，其餘雜質含量符合目前核用鋯合金的標準，餘量為Zr。所述的Fe的重量百分比含』量小於150Pg/g，N含量小於或合金的標準，餘量為Zr。所述的Fe的重量百分比含J量小於150wg/g，N含量小於或合金的標準，餘量為Zr。本發明的有益效果在於該鋯合金材料在50CTC、10.3MPa的高溫過熱水蒸汽中的耐腐蝕性能大大優於常規鋯合金的(例如本發明鋯合金的360小時腐蝕試驗增重為75~80mg/dm而N18鋯合金的為230mg/dm2，Zr-4鋯合金50小時腐蝕試驗的增重為3700mg/dm2。具體實施例方式下面結合實施例對本發明所提供的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料作進一步詳細說明。一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.11.8%，Cr的重量百分比含量為0.11.8%，C含量小於150wg/g，N含量小於或等於50wg/g，其餘雜質含量符合目前核用鋯合金的標準，餘量為Zr。本發明所提供的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯了合金材料Zr-Fe-Cr鋯合金的組分優選的重量百分比含量範圍如下述表1所示表lZr-Fe-Cr鋯合金的組分優選重量百分比含量範圍tableseeoriginaldocumentpage4本發明所提供的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料Zr-Fe-Cr鋯合匱0.4%，Cr的重量百分比含量為0.6%，C含等於50;ig/g，其餘雜質含量符合目前核用鋯匱1.0%，Cr的重量百分比含量為0.6%，C含等於50Pg/g，其餘雜質含量符合目前核用鋯金的組分如下述表2所示:表2Zr-Fe-Cr鋯合金的組分tableseeoriginaldocumentpage5上述耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料採用以下方法進行製備，具體包括以下步驟(1)用核級海綿鋯和核級純金屬原料按上述配方配料，壓製成電極後用真空自耗電弧爐熔煉成錠，為保證成份均勻，合金錠鍛造加工重新製成電極，再進行一次熔煉，製成合金錠；(2)將上述合金錠在750110(TC的高溫下進行鍛造加工或擠壓製成坯材；坯材再經過1000110(TCe相加熱均勻化處理，然後進行淬火；(3)將淬火後的坯材進行多次冷軋，並在低於600。C下進行中間退火，製成管材或板材；最後製品經過58(TC再結晶退火處理，製得上述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料。本發明所提供的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯的合金材料Zr-Fe-Cr鋯合金，在50(TC、10.3MPa的高溫過熱蒸汽中進行的腐蝕增重試驗結果如下述表3所示表3500°C、10.3MPa高溫過熱水蒸汽中的腐蝕增重號FeCrC注1N注2Zr其餘雜質(mg/dm"注310.40.6〈150《50餘量符合目前核用鋯合金的標準65(50h)21.00.6〈150《50錢80(360h)120(800h)Zr-4鋯合金3700(50h)N18鋯合金230(360h)注l:Pg/g,注2:Pg/g,注3:500°C、10.3MPa高溫過熱水蒸汽中腐蝕試驗後的腐蝕增重。權利要求1.一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.1～1.8％，Cr的重量百分比含量為0.1～1.8％，C含量小於150μg/g，N含量小於或等於50μg/g，餘量為Zr。2.根據權利要求1所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量0.2~1.0%，Cr的重量百分比含量為0.21.0%，C含量小於150^g/g，N含量小於或等於50wg/g，餘量為Zr。3.根據權利要求1或2所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量0.20.6%，Cr的重量百分比含量為0.2~0.6%，C含量小於150iig/g，N含量小於或等於50wg/g，餘量為Zr。4.根據權利要求1或2所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量0.4%，Cr的重量百分比含量為0.6%，C含量小於150iig/g，N含量小於或等於50iJg/g，餘量為Zr。5.根據權利要求3所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量0.4%，0"的重量百分比含量為0.6%，C含量小於150iJg/g，N含量小於或等於50"g/g，餘量為Zr。6.根據權利要求1或2所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量1.0%，Cr的重量百分比含量為0.6%，C含量小於150"g/g，N含量小於或等於50^g/g，餘量為Zr。7.根據權利要求3所述的一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，其特徵在於所述的Fe的重量百分比含量1.0%，Cr的重量百分比含量為0.6%，C含量小於150^g/g，N含量小於或等於50;ig/g，餘量為Zr。全文摘要本發明屬於鋯基合金材料，具體公開一種耐高溫過熱水蒸氣腐蝕的鋯合金材料，它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.1～1.8％，Cr的重量百分比含量為0.1～1.8％，C含量小於150μg/g，N含量小於或等於50μg/g，餘量為Zr。本發明的鋯合金材料在500℃、10.3MPa的高溫過熱水蒸汽中的耐腐蝕性能大大優於常規鋯合金的(例如本發明鋯合金的360小時腐蝕試驗增重為75～80mg/dm2，而N18鋯合金的為230mg/dm2，Zr-4鋯合金50小時腐蝕試驗的增重為3700mg/dm2。文檔編號C22C16/00GK101665886SQ200810146580公開日2010年3月10日申請日期2008年9月4日優先權日2008年9月4日發明者應詩浩,計熊,均王,王曉敏,志苗,範洪遠,軍譚申請人:中國核動力研究設計院