[發明專利]一種鋯合金管材的制備方法

在審

• 申請號: 202110349223.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113275406A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 羅倩倩;高博;王練;儲林華;俞海平;童龍剛;李曉波;李小影;石鴻瑞
• 申請（專利權）人: 西北鋯管有限責任公司;國核寶鈦鋯業股份公司
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06;B21B19/10;C22C16/00;C22F1/18
• 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: 陳超

一種鋯合金管材的制備方法，包括：獲取鋯合金管坯；對所述管坯進行至少三道次軋制，每道次軋制后進行退火處理，得到鋯合金管材；最后一道次軋制的相對減壁量與相對減徑量的比值為1.9～2.1，倒數第二道次軋制和倒數第三道次軋制的相對減壁量與相對減徑量的比值為1.0～2.1。本發明通過合理分布鋯合金管材制作過程中，最后三道次軋制的相對減壁量與相對減徑量的比值，可以有效地改善鋯合金析氫后氫化物的取向分布，以克服鋯合金析出的氫化物呈脆性的現象。

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管材的制備方法。

背景技術

因鋯合金熱中子吸收截面小，耐腐蝕性能優良等原因，作為核反應堆燃料關鍵結構材料。但在水冷反應堆中，鋯合金包殼元件“吸氫”是不可避免的現象，當氫含量超過其在鋯合金中溶解度時，過飽和析出的氫會形成氫化物(ZrH1.66)，氫化物的析出會破壞α-Zr晶粒的完整性，產生微裂紋或體積增大，導致材料韌性和強度下降，當運行溫度低于150℃時，基體中沉淀析出的氫化物呈脆性，稱為“氫脆”。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是提供一種可以減少鋯合金“氫脆”現象的鋯合金管材的制備方法。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明的提供了一種鋯合金管材的制備方法，包括：獲取鋯合金管坯；對所述管坯進行至少三道次軋制，每道次軋制后進行退火處理，得到鋯合金管材；最后一道次軋制的相對減壁量與相對減徑量的比值為1.9～2.1，倒數第二道次軋制和倒數第三道次軋制的相對減壁量與相對減徑量的比值為1.0～2.1。

可選地，對于最后三道次軋制，每道次軋制后的退火處理的累計退火參數值控制在3.2×10^-20～5.2×10^-19h中。

可選地，所述累計退火參數為：∑A＝Σ[t_iexp(-Q/RT_i)]；

其中，∑A為累計退火參數，t_i是每道次退火處理的時間(h)，T_i是每道次退火處理的溫度(K)，Q為激活能，R為氣體常數。

可選地，對原料進行三次真空自耗熔煉，獲得鑄錠；將所述鑄錠加熱至第一預設溫度并保溫第一預設時間后進行開坯鍛造獲得鍛坯；將所述鍛坯在第二預設溫度下進行感應淬火；對淬火后的所述鍛坯進行擠壓處理并退火后，得到所述鋯合金管坯。

可選地，所述鑄錠的尺寸為Ф700mm-Ф750mm內；所述第一預設溫度為不小于1030℃；所述第一預設時間為2～5h；所述鍛坯的尺寸為Ф200mm-Ф250mm內；所述第二預設溫度為1010～1100℃；所述擠壓處理的溫度為不大于650℃；所述鋯合金管坯的尺寸為Ф80×15mm-Ф90×25mm.

可選地，所述原料為Zr-4鋯合金的原料。

可選地，所述原料包括：1.20-1.70wt％的錫、0.18-0.24wt％的鐵、0.07-0.13wt％的鉻、0.09-0.16wt％的氧、低于0.0200wt％的碳和低于0.0120wt％的硅，余量為鋯和雜質。

可選地，所述原料包括：1.30wt％的錫、0.22wt％的鐵、0.12wt％的鉻、0.12wt％的氧、0.0070wt％的碳和0.010wt％的硅。

可選地，每次軋制的所述相對減壁量與相對減徑量的比值通過管壁變形量和直徑變形量的比值來獲得。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有如下有益的技術效果：