本发明专利技术公开了一种核动力压水堆用锆合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn：0.05-0.25%，Nb：1.05-1.35%，Fe：0.15-0.45%，Cr：0.02-0.2%，Cu：0.02-0.2%，V或Bi：0-0.2%，Ni或Al：0-0.2%，O：0.06-0.16%，C：小于0.008%，N：小于0.006%，余量为Zr及其它杂质。本发明专利技术在Zr-Sn-Nb合金基础上，添加了其他用于改善合金性能的元素成分，并选择了适当的组分含量，本发明专利技术提供的合金性能满足核动力反应堆高燃耗对堆芯结构材料的要求。由这种原型合金制备的产品提高了在堆外纯水特别是在氢氧化锂水溶液中的耐均匀腐蚀性能，提高了在高温蒸汽中的耐疖状腐蚀性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特种合金材料
，具体设及一种核动力压水堆用错合金材料。
技术介绍
错合金由于热中子吸收截面小，同时在高溫高压水和蒸汽中有很好的抗腐蚀性 能，在堆内有相当好的抗中子福照性能，因而被普遍用作核动力水冷反应堆的包壳材料，也 是目前核电站反应堆唯一采用的包壳材料。在轻水反应堆的发展过程中，燃料设计对反应 堆堆忍结构部件，如燃料元件包壳、格架、导向管等，提出了很高的要求。早期，包壳材料通 常由Zr-4合金制成，之后高燃料燃耗的设计要求提高冷却剂溫度和延长错合金包壳在堆内 的停留时间，从而使得错合金包壳面临着更为苛刻的腐蚀环境，运些高要求促进了改善Zr- 4合金耐腐蚀性能的研究，同时也推动了对具有更优良耐腐蚀性能的新型错合金的开发。 随着核电的进一步发展，在保证核反应堆安全性的基础上，需要提高核反应堆的 经济性、降低核电运行成本，因而对燃料组件提出了长寿期、高燃耗、零破损的目标。运意味 着错合金包壳的水侧腐蚀加重、吸氨量增加、福照时间增长、忍块与包壳相互作用增大和内 压升高等，从而对错合金的使用性能提出了更高的要求。针对核动力技术发展对燃料包壳 提出的高要求，国际上展开了新型错合金的研究，获得了比Zr-4合金具有更好耐腐蚀性能 的ZI化0、6635、15八54等新型错合金。已有研究表明，现有错合金中成分的配比并不一定在 最优范围内，如将ZI化0合金中的Sn含量降低后，其耐腐蚀性能进一步提高;在Zr-Nb合金中 添加微量的Cu(0.05wt%)后形成的HANA-6合金也具有非常优良的耐腐蚀性能;M5合金在堆 内运行过程中出现了燃料棒或燃料组件弯曲W及抗福照生长性能差等异常现象，因此法国 在M5合金成分基础上添加了少量的Sn及化，在保持合金优良耐腐蚀性能基础上大幅改善了 合金的力学性能，尤其是蠕变及福照生长性能。因此，在现有错合金的基础上优化合金成分 配比或者添加其它合金元素还可开发出耐腐蚀性能更加优良的错合金，W满足燃耗不断提 高的需要。 另外，在合金成分确定W后，采用合适的热加工工艺还可W进一步改善合金的耐 腐蚀性能。如在Nb含量较高的错合金中，包括ZI化0、M5及N36等，当提高热加工的溫度后，由 于第二相的粗化和不均匀分布W及合金基体中过饱和固溶师，会引起耐腐蚀性能变差，因 而都强调要采用"低溫加工工艺"，即采用较低热加工溫度及退火溫度的低溫加工工艺能够 获得细小弥散的第二相组织，从而大幅改善了合金的耐腐蚀性能及力学性能。
技术实现思路
[000引本专利技术通过对现有错合金中的成分及配比作进一步优化，W得到一种新颖的、具 有良好耐腐蚀性能的新型错合金。为了实现运一目的，本专利技术采取的技术方案是： 一种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn:0.05-0.25%， Nb:1.05-1.35%，Fe:0.15-0.45%，Cr:0.02-0.2%，Cu:0.02-0.2%，V或Bi:0-0.2%，Ni或Al:〇- ο. 2%，ο: ο. 06-0.16%，C:小于ο. 008%，N:小于ο. 006%，余量为Zr 及其它杂质。 -种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Βη,Ο.Οδ- Ο. 25〇/〇, Nb: 1.05-1.35〇/〇 ， 化 ： 0.15-0.45〇/〇 ， Cr: 0.02-0. 2〇/〇 ， Cu: 0.02-0. 2〇/〇 ， V或 Bi : 0-0. 2〇/〇 ， Ni 或 A1:0.005-0.2%，0:0.06-0.16%，C:小于0.008%，N:小于0.006%，余量为Zr 及其它杂质。 一种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn:0. Οδ? ?.25〇/〇，抓： 1.05-1.35〇/〇，化：0.15-0.45〇/〇，Cr:0.02-0.2〇/〇，Cu:0.02-0.2〇/〇，V或 Bi :0.01-0.2〇/〇， Ni 或 A1:0.005-0.2%，0:0.06-0.16%，C:小于0.008%，N:小于0.006%，余量为 Zr 及其它杂质。 -种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn:0. Οδ? ?.25〇/〇，抓： 1.05-1.35〇/〇，化：0.15-0.45〇/〇，Cr:0.02-0.2〇/〇，Cu:0.02-0.2〇/〇，V或 Bi :0.01-0.2〇/〇， 0:0.06-0.16%，C:小于0.008%，N:小于0.006%，余量为Zr及其它杂质。 -种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn:0. Οδ? ?. 25〇/〇，师 ：1.05-1. 35〇/〇，Fe :0.15-0.45〇/〇，灯 ：0.02-0. 2〇/〇，Cu :0.02-0. 2〇/〇，Ni 或 A1:0.005- 0.2%，0:0.06-0.16%，C:小于0.008%，N:小于0.006%，余量为Zr 及其它杂质。 -种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn:0. Οδ? ?. 25〇/〇，抓 ：1.05-1.35〇/〇，Fe :0.15-0.45〇/〇，Cr :0.02-0. 2〇/〇，Cu:0.02-0.2〇/〇，Al :0.005-0.2〇/〇,0: 0.06-0.16%，C:小于0.008%，N:小于0.006%，余量为Zr及其它杂质。 一种核动力压水堆用错合金，按重量百分含量计，由下列成分组成:Sn:0.15%，Nb: 1.2%，Fe: 0.25%，Cr: 0.07%，Cu: 0.07%，A1:0.01%，0:0.12%，C:小于0.008%，N:小于 0.006%，余 量为Zr。 本专利技术W化-Sn-师合金体系为基，在该合金体系中添加。6、吐、〇1，可选择性添加 其它合金元素如V或Bi、Ni或A1等，添加方式为多元少量。通过合理组合合金元素相互配比， 对合金耐腐蚀性能会产生意想不到的效果，能很大程度上提高了合金的堆外抗腐蚀性能， 预计合金在堆内具有优良的抗腐蚀性能及抗福照生长、蠕变性能。 如上所述的一种核动力压水堆用错合金的制备方法包括W下步骤： (1) 将错合金中各组分按照设计成分进行配料； (2) 在真空自耗电弧炉中进行烙炼，制成合金铸锭； (3) 将合金铸锭在900°C-1050°C的β相区锻造成所需形状的巧材； (4) 将巧材在1000°C-1100°C的β相区加热均匀化，并进行泽火处理； 巧)将泽火后的巧材在600°C-700°C的β相区进行热加工； (6) 将热加工后的巧材进行冷加工，并在560°C-650°C进行中间退火； (7) 在480°C-620°C内进行消除应力退火或再结晶退火处理，得到所述错合金材料。 综上，本专利技术的有益效果是:本专利技术在化-Sn-师合金基础上，添加了其他用于改善 合金性能的元素成分，选择适当的组分含量，并控制固溶、相组分、第二相晶体结构、成分及 种类，使本专利技术提供的合金性能满足核动力反应堆高燃耗对堆忍结构材料的要求。由运种 原型合金制备的产品提高了在堆外纯水特别是在氨氧化裡水溶液中的耐均匀腐蚀性能，提 高了在高溫蒸汽中的耐巧状腐蚀性能。通过【具体实施方式】中的试验本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核动力压水堆用锆合金，其特征在于，按重量百分含量计，由下列成分组成：Sn：0.05‑0.25%，Nb：1.05‑1.35%，Fe：0.15‑0.45%，Cr：0.02‑0.2%，Cu：0.02‑0.2%，V或Bi：0‑0.2%，Ni或Al：0‑0.2%，O：0.06‑0.16%，C：小于0.008%，N：小于0.006%，余量为Zr及其它杂质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：戴训，张瑞谦，程竹青，易伟，陈勇，杨忠波，邱军，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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