一种高强韧耐蚀锆银二元合金及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115821114A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211495990.1(22)申请日2022.11.24(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人夏超群张娜白岳吴鑫雨杨泰李强(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210专利代理师赵凤英(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图9页(54)发明名称一种高强韧耐蚀锆银二元合金及其制备方法(57)摘要本发明为一种高强韧耐蚀锆银二元合金及其制备方法。该合金为锆银合金，两种元素所占原子比分别为：Zr80～96at％，Ag4～20at％，余量为不可避免的杂质。制备中采用非自耗真空电弧熔炼炉、工业级海绵锆即可得到目标合金。本发明得到的合金与原有不含银元素的纯锆相比，本发明中锆银二元合金具有较好的耐蚀性和优异的力学性能，除此上外，本发明合金还具有生产工艺简单、性能良好等特点。CN115821114ACN115821114A权利要求书1/1页1.一种高强韧耐蚀锆银二元合金，其特征为该合金为锆银合金，两种元素所占原子比分别为：Zr80～96at％，Ag4～20at％，余量为不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种高强韧耐蚀锆银二元合金的制备方法，其特征为包括以下步骤：(1)将纯锆和纯银分别清洗后，将原子比经计算转化成质量比进行配料；(2)将(1)中配置好的锆和银放入非自耗真空电弧熔炼炉的坩埚中，关闭阀门，抽高真空至‑4.0～‑4.5×10‑3Pa；(3)将高纯氩气充入电弧炉腔体内，然后进行引弧熔炼；操作人员应戴好橡胶手套以防触电，熔炼电流为160‑180A/S，每次熔炼5‑7分钟，重复熔炼6‑7次，得到锆银合金铸锭；(4)将熔炼出的合金铸锭放入真空管式炉中，经过3‑4次洗气过程后，在氩气氛围的保护下、1000℃保温退火4‑6小时，随炉冷却，得到高强韧耐蚀锆银合金。3.如权利要求2所述的一种高强韧耐蚀锆银二元合金的制备方法，其特征为纯锆为工业级海绵锆，纯银的纯度为99.999％。4.如权利要求2所述的一种高强韧耐蚀锆银二元合金的制备方法，其特征为所述的高纯氩气的纯度为99.999％。5.如权利要求2所述的一种高强韧耐蚀锆银二元合金的制备方法，其特征为所述的步骤(4)中的每次洗气过程为：打开真空泵进行抽真空，抽到‑0.2～‑0.1Mpa时，关闭真空泵，打开氩气开关，使氩气氛围压强接近大气压，为‑0.06～‑0.05MPa。2CN115821114A说明书1/7页一种高强韧耐蚀锆银二元合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锆合金领域，特别涉及一种新型高强韧耐蚀锆银二元合金及其制备方法。背景技术[0002]锆原子被称为“原子时代的第一金属”,具有较低的热中子吸收截面、优异的耐腐蚀性能以及良好的力学性能和加工性能,在核工业中已得到了大量应用。近年来,随着化工、医疗、航空航天等领域对材料的性能要求原来越高,锆合金因其优异的耐蚀性在这些非核领域的应用也愈发广泛。锆合金具有熔点高、比强度大、热膨胀系数小等优异性能。因此,锆合金在耐蚀结构材料方面有着十分广阔的应用前景。[0003]随着我国化工行业,航空航天航海事业的飞速发展,传统的合金材料已经无法满足要求越来越严苛的服役条件,于是国内外科学家开始将研究重心逐渐向其他轻金属材料(如铝基、钛基、锆基等合金材料)转移。锆元素具有较低的热中子吸收面积(0.18×10‑28m2)以及优异的耐腐蚀性能,这为锆及其合金在核工业、航空航天等特定领域的应用开辟了广阔的前景。在辐照条件下，材料易发生形状、尺寸、结构、物理性能上的改变，这种改变将影响在轨航天器的稳定运行。为满足航空航天发展的需求，研发一种耐辐射、适应空间低温、耐辐照、耐磨损、超高真空环境下工作稳定的新型合金成为许多科研人员研究的对象。除了具备优异的抗中子辐照性能外，锆及锆合金具有密度低、耐蚀性好、热膨胀系数小，良好的抗氧原子侵蚀性能等，因此锆合金还具有成为航天领域材料的潜质。锆金属表面易与氧气发生反应生成一层致密的氧化膜，这种氧化膜能有效防止氧原子进一步扩散和抵御腐蚀因子的破坏，因此锆合金具有优异的耐腐蚀性。同时锆原子在与传统合金元素的综合比较中具有低密度、低的热膨胀系数以及良好的生物相容性等优势。因此,锆及锆合金不仅仅局限于作为结构材料应用于核工业,航空航天以及化工领域，因具有无磁,低弹性模量,耐蚀性以及生物兼容性等特性在医疗领域也多有应用。[0004]合金化方法主要是在金属锆基体中加入所需的不同元素,然后采用不同的工艺手段来调整合金的微观结构和形貌