[發明專利]具備極低再結晶溫度的耐氧化Pb-Li-Ti鉛鋰合金

在審

• 申請號: 201810110981.3
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108179310A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 楊長江
• 申請（專利權）人: 廣州宇智科技有限公司
• 主分類號: C22C11/00
• 分類號: C22C11/00;C22C11/02;C22C11/06;C22C1/02;C22F1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了具備極低再結晶溫度的耐氧化Pb?Li?Ti鉛鋰合金及其加工工藝。按照重量百分比，該合金的成分為：Li:1.2?2.0wt.%,Ti:0.3?0.8wt.%,Te:0.1?0.4wt.%,V:0.5?0.9wt.%，Sn:1.0?2.0wt.%,Bi:0.4?0.8wt.%,余量為鉛。該鉛鋰合金具有傳統屏蔽材料用鉛合金不具備的高耐氧化性能,并具備低的再結晶溫度。用于極地環境下的核堆、醫用放射源屏蔽、核廢料處理等領域，可以有效地保障核反應堆系統的安全運行、提高系統運行壽命。

技術領域

本發明涉及合金技術領域，具體地說，涉及一種鉛鋰合金。

背景技術

核電與火電、水電一起構成世界能源的三大支柱，在世界能源結構中占有重要的地位。用發展的眼光來看，我國能源增長需求主要靠核能的發展。與火電相比，核電不排放煙塵、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等大氣污染物。核能利用是國防力量和國民經濟水平的重要標志，顯示了一個國家的綜合實力。反應堆是核能源系統的核心部分，核裂變(或聚變)產生各種輻射射線，如不同能級的中子、γ射線、二次γ射線，其它帶電粒子和高能射線。為了核反應堆系統能安全運行，用具有高可靠性的核屏蔽設施來衰減射線，保障核反應堆系統和環境安全。另外，還需要使用安全、可靠、高效的核屏蔽材料制作的容器為核燃料、核廢料的運輸、儲存來提供安全保障。

國內外對屏蔽合金材料已進行了大量的研究，很多屏蔽材料已得到廣泛的應用。一般來說，大多的屏蔽合金材料含有鉛或者是鉛合金。屏蔽鉛合金具有很獨特的性能：(1)性能優良、成本適中、工藝成熟。在核石油勘探等領域存在著較大應用前景。有良好的多重輻射屏蔽性能。(2)第二相由于穩定性高，不會因長期保持而導致合金軟化，從而可使鉛得到有效的強化，在較高溫度下也能保持較高的強度性質。(3)擁有良好的延展性能，可以有效降低鉛合金的加工難度，滿足作為結構工程材料使用的需要。

輻射防護依賴于屏蔽材料的性能和輻射屏蔽結構的優化設計。隨著核能源及各種核反應堆的發展，對屏蔽材料及屏蔽系統的要求越來越高。現有的許多屏蔽材料已難以滿足其使用要求，主要表現在屏蔽材料的屏蔽效果與其它性能難以兼顧。因此對具備屏蔽與結構功能一體化的新型屏蔽材料的設計、制備及可靠性研究是屏蔽材料領域的前沿性課題。

人們不斷追求合金性能和加工性能的最佳組合的來滿足日益提升的要求。目前，在歐美、日本等發達國家已經通過幾十年的努力對核反應堆合金材料進行了多方位的創新。我國目前的屏蔽材料用合金的產品還很單一,在有溫度要求的工作環境中不能適用。開發具備特殊性能鉛合金有兩種方法，一種是加入合金元素通過固溶強化來強化基體，另一種是通過加入第二相強化相形成鉛基復合材料。在鉛合金中加入鋰后，通過優化合金的成分和配比能使得鉛合金的有良好的多重輻射屏蔽性能。

在輻射環境下,隨著反應堆工作時間的加長,當核輻射引起的缺陷不能盡快的通過材料內部的回復和再結晶進行一定程度的消除后,屏蔽合金材料會變得發脆,引發力學性能的失效或者斷裂。此外,材料的強化同樣會引起力學性能升高,伴隨而來的是回復和再結晶的溫度也會相應的增大。因而,研究和推廣具備低于現有屏蔽材料用鉛合金的再結晶溫度的鉛合金材料,對于推動我國工業的快速發展已經成為必然。

鉛鋰合金在熔煉和成型過程中極易發生氧化、燃燒甚至爆炸，不僅給零件的成型與性能造成危害，還很容易傷及人體和污染環境。鉛鋰合金產業化的一個重要方向就是如何阻止其高溫下的氧化燃燒。目前冶煉工業中常采用氯化鹽熔劑保護法與惰性氣體保護法。但是，這兩種方法都有其難以避免的缺陷，如易產生有毒氣體污染環境和造成熔劑夾雜而損害合金性能。此外，熔煉、澆注設備和工藝復雜，加大了成本。解決鉛鋰合金在大氣中熔煉時產生燃燒的另一個途徑是向鉛鋰合金中添加合金元素，通過合金化的方法達到阻燃目的。