一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法.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CN106636703A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611144963.4(22)申请日2016.12.13(71)申请人中核北方核燃料元件有限公司地址014035内蒙古自治区包头市青山区456信箱科技处(72)发明人陈连重白志勇张雪伟康泰峰刘建成付德钰(74)专利代理机构核工业专利中心11007代理人莫丹(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C28/00(2006.01)C22B9/20(2006.01)C22B9/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法(57)摘要本发明提供一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法。该方法首先利用非自耗真空电弧熔炼炉制备U-Mo中间合金，而后在真空感应炉中熔炼添加U块，对U-Mo中间合金进行稀释，制备U-(16～20)wt％Mo合金；所述的U-Mo中间合金：合金成分U含量为40～60wt％，Mo含量为40～60wt％；所述的U-(16～20)wt％Mo合金成分U含量为80～84wt％，Mo含量为16～20wt％。本发明通过成分设计U-Mo中间合金，利用非自耗真空熔炼，达到了高熔点Mo在贫铀基中的充分熔解，获得了合金较充分的U-Mo中间合金纽扣状样品。通过本发明方法制备的U-Mo合金化学成分均匀，成分偏析现象较轻，XRD检测分析其室温也为稳定的γ相。CN106636703ACN106636703A权利要求书1/1页1.一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：该方法首先利用非自耗真空电弧熔炼炉制备U-Mo中间合金，而后在真空感应炉中熔炼添加U块，对U-Mo中间合金进行稀释，制备U-(16～20)wt％Mo合金；所述的U-Mo中间合金：合金成分U含量为40～60wt％，Mo含量为40～60wt％；所述的U-(16～20)wt％Mo合金成分U含量为80～84wt％，Mo含量为16～20wt％。2.根据权利要求1所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：a)非自耗真空电弧熔炼称取一定重量的U块，再按照U-Mo中间合金配比需求称取Mo粒；所述的U-Mo中间合金：合金成分U含量为40～60wt％，Mo含量为40～60wt％；将配重好的U块和Mo粒混合装入非自耗真空电弧熔炼炉中的水冷铜坩埚，利用非自耗钨电极进行电弧熔炼；熔炼输出电流为400～500A，搅拌电流5～8A，为保证样品的均匀性，实现高熔点Mo的充分熔解，样品需要翻身重复熔炼5～10次，熔炼得到的合金样品为纽扣状；b)真空感应熔炼将步骤a)非自耗真空熔炼后得到的纽扣状合金样品、以及按照制备U-(16～20)wt％Mo合金称取的一定量U块放入真空感应炉的氧化钙坩埚内，在1350℃～1550℃下保温0.5h～2h进行熔炼，熔炼过程中使用电磁搅拌，然后在1300～1500℃浇注到石墨模具内成锭；在真空感应熔炼通过U块将U-Mo中间合金稀释，最后形成的合金成分为U含量为80～84wt％，Mo含量为16～20wt％。3.根据权利要求2所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：步骤b)所述的石墨模具涂有氧化锆和三氧化二钇复合涂层，即先喷涂氧化锆涂层0.1～0.2mm，再刷涂有三氧化二钇复合涂层0.1～0.3mm。4.根据权利要求2所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：该方法所用原料U块为低碳U，C≤100μg/g；Mo粒纯度大于99.9％。5.根据权利要求4所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：该方法所用原料U块尺寸为10mm×10mm×10mm。6.根据权利要求4所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：该方法所用原料Mo粒尺寸为7.根据权利要求2所述的一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法，其特征在于：在熔炼之前要对U块进行酸洗，首先在硝酸中反复清洗3～8min，然后在乙醇中清洗1～5min，最后吹干，以去除U块表面的氧化层。2CN106636703A说明书1/5页一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法技术领域[0001]本发明属于核燃料及制备技术领域，具体涉及一种高Mo含量U基合金的熔炼制备方法。背景技术[0002]在化石能源日益枯竭的今天，核能占据了越来越重要的地位。裂变核燃料的使用技术目前已经相当成熟，其中基于铀元素的核燃料应用最为广泛。然而，普通的金属铀在668℃以下为α相，抗腐蚀性能和抗辐照性能都很差。作为燃料这是不可取的。γ-相的金属铀相比于α-相有更佳的耐辐照效应的能力，且表现出各向同性的热膨胀特性，更适合作为核燃料。遗憾的是，γ-相的金属铀不能稳定存在于较低