一种小型压水堆用锆合金包壳材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115747570A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211345408.3C21D9/46(2006.01)(22)申请日2022.10.31G21C3/07(2006.01)(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人姚美意白勇黄建松徐诗彤肖香逸周邦新(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732专利代理师刘清丽(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)C22F1/02(2006.01)C21D8/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种小型压水堆用锆合金包壳材料及其制备方法(57)摘要本发明属于锆合金材料技术领域。本发明提供了一种小型压水堆用锆合金包壳材料，包含如下重量百分数的原料：Sn0.4～1.5％、Fe0.1～0.6％、Cr0.1～0.3％、Ni0～0.05％、余量为Zr。本发明还提供了该小型压水堆用锆合金包壳材料的制备方法。本发明的锆合金包壳材料在500℃、10.3MPa的3种不同氧含量过热蒸汽中(除氧、300μg/kgDO和1000μg/kgDO)均不发生疖状腐蚀，表现出非常优良的耐疖状腐蚀性能和耐均匀腐蚀性能，且加工性好，可在小型压水堆中用作燃料元件包壳材料以及定位格架条带堆芯结构材料。CN115747570ACN115747570A权利要求书1/1页1.一种小型压水堆用锆合金包壳材料，其特征在于，包含如下重量百分数的原料：Sn0.4～1.5％、Fe0.1～0.6％、Cr0.1～0.3％、Ni0～0.05％、余量为Zr。2.权利要求1所述的小型压水堆用锆合金包壳材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：1)按照原料重量百分数将原料进行熔炼，得到合金锭；2)将合金锭预热后进行热压，得到坯料；3)将坯料进行β相区均匀化处理后顺次进行预热、热轧处理，得到板材；4)将板材进行β相空冷处理后，顺次经过冷轧和中间退火处理，得到锆合金薄板；5)将锆合金薄板进行退火处理后空冷，得到小型压水堆用锆合金包壳材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述熔炼的温度为2000～2200℃，熔炼的次数为4～8次，每次熔炼的时间为3～5min，熔炼在高纯Ar气保护下进行。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述预热的温度为600～800℃，预热的时间为20～40min；热压的温度为600～800℃，热压采用3套不同高度(26mm、23mm和20mm)的模具，最终得到厚度为18～20mm的坯料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述β相区均匀化处理的真空度为4×10‑3～6×10‑3Pa，温度为1000～1100℃，时间为20～40min。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述预热的温度为600～800℃，预热的时间为20～40min。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述热轧处理的温度为600～800℃；板材的厚度为1.5～2.5mm。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤4)所述β相空冷处理的真空度为4×10‑3～6×10‑3Pa，温度为1000～1100℃，时间为20～40min。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤4)所述冷轧的次数为3～5道次；中间退火处理的温度为600～650℃，中间退火处理的时间为50～70min；锆合金薄板的厚度为0.6～0.8mm。10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，步骤5)所述退火处理的真空度为4×10‑3～6×10‑3Pa，温度为560～650℃，时间为5～8h，以得到再结晶组织。2CN115747570A说明书1/7页一种小型压水堆用锆合金包壳材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锆合金材料技术领域，尤其涉及一种小型压水堆用锆合金包壳材料及其制备方法。背景技术[0002]国际原子能机构(IAEA)将电功率小于300MWe的反应堆归类为小型模块化反应堆(SmallModularReactor，SMR)。SMR具有功率小、设计施工周期短、选址灵活、环境适应性强等优点。随着小型反应堆技术的发展和完善，SMR作为一种新型的核能系统，在军事和民用领域发挥着重要作用，可以满足不同国家和地区日益增长的能源需求。压水堆(PressurizedWaterReactor，PWR)是SMR堆型之一，核燃料元件是SMR中的核心部件，其性能好坏直接关系到SMR的先进性、安全性和经济性。因此，研发适用小型压水堆进一步发展