[發明專利]鋯合金以及鋯合金和鋯合金型材的制備方法

有效

• 申請號: 202010286768.5
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN112458338B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 李獻軍;張天廣;李剛;袁瑞;王家斌;尹建明;趙旭東;雷東平;汪瀾;胡旭坤;賈宇航;楊晶;王星華;王成立
• 申請（專利權）人: 國核寶鈦鋯業股份公司;國核鋯鉿理化檢測有限公司
• 主分類號: C22C16/00
• 分類號: C22C16/00;C22C1/02;C22F1/18;B21J5/00;B21C37/06;B21C37/04;B21C37/02;B21B37/74
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄭久興

鋯合金以及鋯合金和鋯合金型材的制備方法，其中鋯合金，包括：0.2?2.0wt％的A，包括0.2?0.8wt％的鉬，其余組分為鋯；所述A為銅、鈮、釩、鉻、鈷和錫中的一種或多種。本發明通過控制添加鉬、鈮、銅、釩、鉻、鈷和錫元素的含量，在提升力學強度的同時，提高其在硫酸、硝酸、醋酸和熔融堿等使用環境下，和含鐵、銅等離子的氧化環境下的耐腐蝕性。

技術領域

本發明涉及材料金屬技術領域，特別涉及一種鋯合金以及鋯合金和鋯合金型材的制備方法。

背景技術

鋯屬于鈍化性金屬。鋯與氧有很強的親合力，在室溫下就能和空氣里的氧起反應，生成附著力很強的致密氧化膜。該氧化膜保護基體金屬免受化學或機械破壞，可抵抗某些高腐蝕環境包括各種無機酸(如鹽酸、硫酸、硝酸等)、堿、大部分有機酸(如醋酸、甲酸等)，各種鹽溶液和熔融堿的腐蝕。但是，當介質中含有氧化性離子(Fe³⁺，Cu²⁺等)，會加大鋯被腐蝕的速率，所以在氧化酸液環境下的提升鋯材的耐腐蝕性能是關鍵所在。這也是非核用鋯材用戶關注的焦點。同時，強度也是用戶關注的另一個焦點。高的強度意味著省料，不需要靠增加厚度來保證工業應用中的要求。

因此，研發出新型提高強度和耐蝕的非核用鋯合金，實現非核用鋯合金的升級換代，打破國外壟斷局面，掌握自己的核心競爭力。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種在提升力學強度的同時，提高其在鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸和熔融堿等使用環境下，和含鐵、銅等離子的氧化環境下的耐腐蝕性的鋯合金以及鋯合金和鋯合金型材的制備方法。鋯合金型材包括鋯合金板材、鋯合金管材、鋯合金棒材和鋯合金鍛件。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的第一方面提供了一種鋯合金，包括：0.2-1.9wt％的銅、0.2-1.9wt％的鈮、0.3-2.0wt％的釩、0.3-1.9wt％的鉻、0.4-2.0wt％的鈷和0.4-2.0wt％的錫之一，還包括0.2-0.8wt％的鉬，其余組分為鋯。

本發明的第二方面提供了一種鋯合金的制備方法，用于制備上述鋯合金，包括：稱取所需質量的原材料，壓制成電極塊；對所述電極塊進行真空自耗電弧熔煉，獲得鑄錠；對所述鑄錠進行鍛造得到鋯合金坯體。

進一步地，所述熔煉的條件為，預真空度小于3Pa，熔化溫度為2200-3000℃。

進一步地，所述熔煉的次數為兩次。

本發明的第三方面提供了一種鋯合金板材的制備方法，包括：采用上述方法制備鋯合金坯體；對所述鋯合金坯體進行熱軋；將熱軋后的鋯合金坯體在低于相變點溫度進行退火處理；將退火后的鋯合金坯體進行表面處理得到鋯合金板材。

進一步地，所述熱軋條件為，溫度為700-800℃，保溫時間1-3小時后，進行多道次軋制。

進一步地，所述軋制過程包括回火，其中，回火溫度700-800℃，保溫時間0.5-2小時。

本發明的第四方面提供了一種鋯合金管材的制備方法，包括：采用上述方法制備鋯合金坯體；對所述鋯合金坯體進行處理，得到表面光滑，無裂紋和氧化皮的棒坯；對所述棒坯進行擠壓，得到管坯；對所述管坯進行多道次冷軋；將熱軋后的管坯在低于相變點溫度進行退火處理，得到鋯合金管材。

進一步地，所述對所述棒坯進行擠壓，得到管坯，包括：使用電阻爐或感應爐加熱至700-850℃，電阻爐保溫時間0.5-3小時；感應爐保溫時間1-30分鐘；保溫后進行擠壓，獲得管坯。

進一步地，所述冷軋的道次加工率為15-85％。