一种锆及锆合金氢化工艺优化的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108515187A(43)申请公布日2018.09.11(21)申请号201810476189.X(22)申请日2018.05.17(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人连利仙刘颖刘欢(74)专利代理机构成都科海专利事务有限责任公司51202代理人黄幼陵(51)Int.Cl.B22F9/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种锆及锆合金氢化工艺优化的方法(57)摘要本发明所述锆及锆合金氢化工艺优化的方法，工艺步骤依次如下：(1)真空活化，将锆或锆合金置于真空烧结炉中，控制炉内真空度≤1.0×10-2Pa后升温，当炉内温度升至150～350℃时保温30～90min，升温和保温过程中均保持炉内真空度≤1.0×10-2Pa；(2)氢化，真空活化后，向真空烧结炉内通入高纯氢气进行氢化处理，所述氢气的纯度≥99.999％。该方法中的真空活化步骤不仅可破坏锆或锆合金表面的致密氧化膜，使氢化过程中氢气的渗透阻力降低，吸氢点提前，从而降低锆或锆合金的氢化温度，缩短氢化保温时间，使氢化锆的氢含量大幅提高并接近理论值，而且使氧含量得到有效控制。CN108515187ACN108515187A权利要求书1/1页1.一种锆及锆合金氢化工艺优化的方法，其特征在于该方法是在锆或锆合金氢化前增加真空活化步骤，工艺步骤依次如下：(1)真空活化将锆或锆合金置于真空烧结炉中，控制炉内真空度≤1.0×10-2Pa后升温，当炉内温度升至150～350℃时保温30～90min，升温和保温过程中均保持炉内真空度≤1.0×10-2Pa；(2)氢化真空活化后，向真空烧结炉内通入高纯氢气进行氢化处理，所述氢气的纯度≥99.999％。2.根据权利要求1所述锆及锆合金氢化工艺优化的方法，其特征在于步骤(2)所述氢化处理的操作是：当炉内气压达到120～180KPa后升温，当炉内温度升至450～650℃时，保温10～30min，保温结束后卸压并随炉冷却至室温，得到氢化锆材料，升温和保温过程中均保持炉内气压为120～180KPa，。3.根据权利要求1或2所述锆及锆合金氢化工艺优化的方法，其特征在于所述锆的形态为海绵锆，锆合金的形态为锆合金管、锆合金棒、锆合金板或锆合金屑。2CN108515187A说明书1/6页一种锆及锆合金氢化工艺优化的方法技术领域[0001]本发明属于锆及锆合金材料领域，特别涉及锆及锆合金的氢化工艺。背景技术[0002]锆作为一种稀有金属具有优异的耐腐蚀性能、较低的中子吸收截面积、极高的熔沸点等优异性质，因而被广泛用于军工、航空航天、核反应等领域。氢化脱氢法是目前制备锆粉及锆合金粉最广泛的方法，主要包括氢化、破碎和脱氢三步，具有工艺简单、生产成本低、易于大规模生产等优点，其中氢化工艺是高质量锆粉及锆合金粉制备过程中的一个关键步骤，其氢化温度和氢化保温时间对制备的氢化锆的性能具有重要影响。由于氢化脱氢法本身不具有提纯的功能，且锆及锆合金表面极易吸附空气中的水分子和氧氮等，因而普通吸氢工艺将使制得的氢化锆(ZrH2)中氧含量较高，吸氢量不足且吸氢工艺时间长，吸氢温度高，限制了氢化脱氢法的应用与进一步发展。[0003]为了优化氢化工艺，推进氢化脱氢法进一步发展，氢化工艺的优化与工艺参数的选取一直以来都受到了科研工作者的高度重视和广泛研究，并取得了一系列研究成果，例如，将海绵锆在700℃渗氢1h后制得氢含量为1.98wt.％，氧含量为0.46wt.％的氢化锆(见康建刚.氢化-脱氢法制备锆粉及其性能表征[J].粉末冶金材料科学与工程.2015,20(04):655-660.),该工艺获得的氢化锆虽然氢含量可满足后续破碎步骤，但离氢含量理论值还有差距且氢化温度较高，氢化保温时间较长且产物氧含量较高；申请号为CN201410606369.7的专利中，氢化工艺是在氢化温度近800℃、保温1～3h、氢压近200KPa下进行，该氢化工艺不仅造成氢化锆的氧含量增加，且氢化温度高，氢化保温时间长，对实际制备环境、设备条件要求高。发明内容[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锆及锆合金氢化工艺优化的方法，以便在较低的氢化温度和氢化压力下提高产物氢化锆的氢含量、降低其氧含量，并缩短工艺时间和降低生产成本。[0005]本发明所述锆及锆合金氢化工艺优化的方法，是在锆或锆合金氢化前增加真空活化步骤，工艺步骤依次如下：[0006](1)真空活化[0007]将锆或锆合金置于真空烧结炉中，控制炉内真空度≤1.0×10-2Pa后升温，当炉内温度升至150～350℃时保温30～90min，升温和保温过程中均保持炉内真空度≤1.0×