本发明专利技术公开了一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金，由以下质量百分比的成分组成：Nb 0.8％～1.5％，Mo 0.005％～0.3％，Fe 0～0.2％，O700ppm～1400ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。另外本发明专利技术还公开制备该锆铌合金的方法，该方法为：当所制备的锆铌合金含铁时，以核级海绵锆、钼屑、氧化锆、Zr-Fe-Mo中间合金和Zr-Nb中间合金为原料熔炼制备锆铌合金；当所制备的锆铌合金不含铁时，以核级海绵锆、氧化锆、Zr-Mo中间合金和Zr-Nb中间合金为原料熔炼制备锆铌合金。本发明专利技术锆铌合金具有优良的耐腐蚀性能、良好的机械强度和可加工性，适用于作为核反应堆的结构材料及燃料包壳材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锆合金材料
，具体涉及一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金及其制备方法。
技术介绍
锆及其合金由于其具有低的热中子吸收截面，在高温水中有强的抗腐蚀性能和高的机械强度而被广泛应用于燃料棒的包壳材料和核反应堆芯的结构元件。随着核动力反应堆技术朝着提高燃料燃耗和降低燃料循环成本、提高反应堆热效率、提高安全可靠性的方向发展，对关键核心部件燃料元件包壳材料锆合金的性能提出了更高的要求，包括对腐蚀性能、吸氢性能、力学性能及辐照尺寸稳定性等，其中耐水侧腐蚀是问题的焦点。近年来，为满足反应堆燃料组件长寿期、高燃耗、零破损的要求，世界各国都对现有的锆合金进行改进，以提高其综合性能。这种努力大致可以分为两个方向：其一是改变锆合金中合金元素的成分、比例和加工工艺；其二是对现有锆合金进行表面改性处理。这两方面的努力都取得了一定的成果，有效地提高了锆合金的安全性和经济性，目前主要使用Zr-2合金、Zr-4合金、M5TM合金、E635合金、ZIRLOTM合金等。美国西屋公司70年代开发了专利US4649023公开的商品名为ZIRLO的锆基合金，含有0.7-1.5wt％Sn、0.07-0.14wt％Fe、0.5-2.0wt％Nb；该合金采用低温加工工艺，显微组织结构含有细小均匀分布的第二相，在反应堆运行下，ZIRLO合金的耐水侧腐蚀性能、燃料棒辐照增长和抗蠕变性能均较常规Zr-4和低锡Zr-4低58％，辐照增长比常规Zr-4合金低60％。法国法杰玛公司开发M5锆合金，含有0.8-1.2wt％Nb、0.09-0.15wt％O；用做设计燃耗为(55～60)GWd/MTU的AFA-3G燃料组件的包壳管。该合金的抗均匀腐蚀性能比优化Zr-4的平均值改善了2倍，在高燃耗下氧化速度小，数据分散性小，吸氢也比优化Zr-4少。中国近两年最新公布的专利号为200810232542.6的含镁的锆铌合金的组成成分为Nb0.8％-1.2％、Mg0.02％-0.5％、O700ppm-1400ppm、余量为Zr；专利号为200810232541.1的含Cu的锆铌合金的组成成分为Nb0.6-1.2％，Cu0.004％-0.15％，S10ppm-25ppm，O0.06％-0.16％，余量为Zr；专利号为200910023972.1的一种核燃料包壳用耐腐蚀锆基合金，其中Nb0.05％-1.5％，Sn0.01-0.5％，Bi：0-0.5％，Fe0.07-0.2，Te0.05％-0.15％，S5ppm-25ppm，O0.07％-0.15％，其余Zr；专利号为200910023973.6的一种核燃料包壳用含铌锆基合金，其中Nb0.75％～1.3％，Fe0～0.3％，Bi0～0.3％，Cu0～0.5％，Te0.01％～1％，S0ppm～150ppm，O0.07％～0.15％，其余Zr；专利号为201010137351.9的一种核燃料包壳用锆-锡-铌系耐腐蚀锆基合金，其中Sn0.6～1.4％，Nb0.10～1.5％，Fe0.1～0.5％，Cr0.02～0.3％，MgO0.005～0.5％，CeO20～0.5％，Y2O30～0.5％，SiO20～0.015％，V2O30～0.03％，O0.07％～0.15％，其余Zr；以上专利都是通过添加合金元素提高锆合金的耐腐蚀性能，综上所述，添加合适的合金元素及设计组分配比是开发具有更高的耐腐蚀性能及机械性能新锆合金有效途径之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金，该锆铌合金具有优良的耐腐蚀性能、良好的机械强度和可加工性，适用于作为核反应堆的结构材料及燃料包壳材料。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb0.8％～1.5％，Mo0.005％～0.3％，Fe0～0.2％，O700ppm～1400ppm，余量为Zr及不可避免的杂质；所述锆铌合金的耐腐蚀性能满足：在温度为360℃，压力为18.6MPa的条件下将所述锆铌合金浸入去离子水中腐蚀200天后，腐蚀增重不大于61mg·dm-2；在温度为400℃，压力为10.3MPa的条件下将所述锆铌合金置于去离子水蒸汽氛围中腐蚀200天后，腐蚀增重不大于95mg·dm-2。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb0.8％～1.2％，Mo0.01％～0.2％，Fe0～0.05％，O900ppm～1200ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb1.05％，Mo0.05％，Fe0.11％，O1000ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb1.0％，Mo0.01％，Fe0.005％，O1000ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb1.2％，Mo0.01％，O1100ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb0.9％，Mo0.1％，Fe0.1％，O1200ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb0.8，Mo0.04％，Fe0.12％，O1100ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb1.0％，Mo0.2％，Fe0.2％，O700ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。上述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb0.8％，Mo0.005％，O1400ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。另外，本专利技术还提供了一种制备上述核反应堆燃料包壳用锆铌合金的方法，其特征在于，当所制备的锆铌合金含铁时，制备方法包括以下步骤：步骤一、熔炼制备Zr-Fe-Mo中间合金和Zr-Nb中间合金，所述Zr-Fe-Mo中间合金中锆的质量百分含量为30％～45％，铁的质量百分含量为50％～60％，余量为钼；所述Zr-Nb中间合金中铌的质量百分含量为30％～60％，余量为锆；步骤二、以核级海绵锆、钼屑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Nb 0.8％～1.5％，Mo 0.005％～0.3％，Fe 0～0.2％，O 700ppm～1400ppm，余量为Zr及不可避免的杂质；所述锆铌合金的耐腐蚀性能满足：在温度为360℃，压力为18.6MPa的条件下将所述锆铌合金浸入去离子水中腐蚀200天后，腐蚀增重不大于61mg·dm‑2；在温度为400℃，压力为10.3MPa的条件下将所述锆铌合金置于去离子水蒸汽氛围中腐蚀200天后，腐蚀增重不大于95mg·dm‑2。
【技术特征摘要】
1.一种核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，由以下质量百分
比的成分组成：Nb0.8％～1.5％，Mo0.005％～0.3％，Fe0～0.2％，O
700ppm～1400ppm，余量为Zr及不可避免的杂质；所述锆铌合金的耐腐蚀
性能满足：在温度为360℃，压力为18.6MPa的条件下将所述锆铌合金浸
入去离子水中腐蚀200天后，腐蚀增重不大于61mg·dm-2；在温度为400
℃，压力为10.3MPa的条件下将所述锆铌合金置于去离子水蒸汽氛围中腐
蚀200天后，腐蚀增重不大于95mg·dm-2。
2.按照权利要求1所述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，
由以下质量百分比的成分组成：Nb0.8％～1.2％，Mo0.01％～0.2％，Fe
0～0.05％，O900ppm～1200ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。
3.按照权利要求1所述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，
由以下质量百分比的成分组成：Nb1.05％，Mo0.05％，Fe0.11％，O
1000ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。
4.按照权利要求2所述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，
由以下质量百分比的成分组成：Nb1.0％，Mo0.01％，Fe0.005％，O
1000ppm，余量为Zr及不可避免的杂质。
5.按照权利要求2所述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，
由以下质量百分比的成分组成：Nb1.2％，Mo0.01％，O1100ppm，余量
为Zr及不可避免的杂质。
6.按照权利要求1所述的核反应堆燃料包壳用锆铌合金，其特征在于，
由以下质量百分比的成分组成：Nb0.9％，Mo0.1％，Fe0.1％，O1200ppm，
余量为Zr及不可避免的杂质。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：石明华，周军，李中奎，田锋，张建军，王文生，文惠民，
申请(专利权)人：西部新锆核材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。