[發明專利]一種耐腐蝕鋯鉭鈮鉿合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810890721.2
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108677062A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 景勤;王勝聰;張星;劉日平
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C16/00
• 分類號: C22C16/00;C22C1/03
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 續京沙

一種耐腐蝕鋯鈮鉭鉿合金，其化學成分包括以下重量百分比的組分：鉭0.1～10％、鈮0.5～3％、鉿0.1～5％，余量為鋯；上述耐腐蝕鋯鉭鈮鉿合金的制備方法主要是：按照鋯合金材料的配比，將經過破碎的工業級海綿鋯、鋯鉭中間合金和鋯鈮中間合金壓制成型，得到單塊電極；將單塊電極組焊成自耗電極；對自耗電極進行真空自耗熔煉，真空自耗熔煉的電壓為33V，真空自耗熔煉的真空度為5×10^?3Pa，真空自耗熔煉的電流為185A，真空自耗熔煉的熔化系數為0.95kg/(kA·min)，熔煉2～3次，得到耐腐蝕鋯鈮鉭合金。本發明制備方法簡單，制得的耐腐蝕鋯鈮鉭鉿合金的力學性能明顯高于目前具有較高力學性能的Zr?2.5Nb合金；耐蝕性能明顯高于著名的Ti6Al4V合金。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種鋯鉭鈮鉿合金及其制備方法。

背景技術

目前，核材料及核廢料貯存容器的制作材料為不銹鋼和鈦合金，但是不銹鋼和鈦合金的耐高溫和耐腐蝕性能還存在一些問題，使得核材料及核廢料貯存容器的壽命受到影響，需定期更換，因此延長其更換周期一直是該行業永恒的追求目標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好的耐腐蝕性能和力學性能的耐腐蝕鋯鈮鉭鉿合金及其制備方法。

本發明的耐腐蝕鋯鉭鈮鉿合金，其化學成分包括以下重量百分比的組分：鉭0.1～10％、鈮0.5～3％、鉿0.1～5％，余量為鋯。

上述耐腐蝕鋯鉭鈮鉿合金的制備方法包括以下步驟：

(1)根據鋯合金材料的配比，將經過破碎的工業級海綿鋯、鋯鉭中間合金和鋯鈮中間合金壓制成型，得到單塊電極；

(2)將所述步驟(1)得到的單塊電極組焊成自耗電極；

(3)對所述步驟(2)得到的自耗電極進行真空自耗熔煉，真空自耗熔煉的電壓為33V，真空自耗熔煉的真空度為5×10^-3Pa，真空自耗熔煉的電流為185A，真空自耗熔煉的熔化系數為0.95kg/(kA·min)，熔煉2～3次，得到耐腐蝕鋯鈮鉭合金。

Zr屬于IVB元素，Zr合金由于具有中子吸收截面積小、優異的抗輻射性能、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、密度低、熱膨脹系數小和良好的機械加工性能，作為結構材料和耐腐蝕材料應用于核工業與化工行業中。以鋯為基礎制備出具有更加優異耐蝕性且具有高強度硬度具有積極意義；

Ta屬于VB族元素，能在表面生成穩定的五氧化二鉭(Ta2O5)保護膜，具有極高的抗腐蝕性，無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應，所以在Zr基合金基礎上添加Ta元素會進一步提高合金的耐腐蝕性；

Nb元素屬于VB族，對熱中子的捕獲截面很低，同時能夠形成第二相粒子，對Zr有強化作用，添加Nb元素可消除C、Ti、Al等雜質元素對Zr耐腐蝕性能的危害，并減少吸氫量。

Hf與Zr同屬ⅣB族元素，在室溫下無限固溶，起到固溶強化作用，同時能提高鋯高溫耐腐蝕性。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

制備方法簡單，制得的耐腐蝕鋯鈮鉭鉿合金的力學性能明顯高于目前具有較高力學性能的Zr-2.5Nb合金；耐蝕性能明顯高于著名的Ti6Al4V合金。

附圖說明

圖1為實施例1制得的耐腐蝕鋯合金和Ti-6Al-4V合金經過5mol/L HCl溶液室溫浸泡后失重變化曲線圖。

具體實施方式

實施例1

(1)按照鋯鈮鉭鉿的重量百分比，鉭：0.1％、鈮：0.5％、鉿：0.1％，余量的鋯將工業級海綿鋯、鋯鉭中間合金和鋯鈮中間合金壓制成型，得到單塊電極；