一种高强锆合金及其制备方法.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CN113186425A(43)申请公布日2021.07.30(21)申请号202110440664.X(22)申请日2021.04.23(71)申请人迈特斯迪材料科技秦皇岛有限公司地址066006河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道29号创智港先进制造基地3号楼102号三层申请人燕山大学(72)发明人刘日平马巍陈博涵郭宇星马明臻景勤张新宇(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人赵琪(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22F1/18(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种高强锆合金及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种高强锆合金及其制备方法，涉及锆合金材料技术领域。本发明提供的高强锆合金，以质量分数计，化学成分包括：Ti5～35％，Nb0.5～2.5％，Hf0.5～5％和余量的Zr。本发明在Zr中添加Ti、Nb等元素，通过严格控制各元素的含量，利用合金化，得到强度和塑性均较高的高强锆合金。实施例结果表明，本发明提供的高强锆合金的屈服强度为550～900MPa，抗拉强度为650～1000MPa，延伸率为13.9～18.2％。CN113186425ACN113186425A权利要求书1/1页1.一种高强锆合金，其特征在于，以质量分数计，所述高强锆合金的化学成分包括：Ti5～35％，Nb0.5～2.5％，Hf0.5～5％和余量的Zr。2.根据权利要求1所述的高强锆合金，其特征在于，包括：Ti5.8～34.8％，Nb0.62～2.47％，Hf1.1～4.2％和余量的Zr。3.根据权利要求1或2所述的高强锆合金，其特征在于，所述高强锆合金具有板条α相和β相构成的网篮组织，所述板条α相的板条宽度为1～6μm。4.根据权利要求3所述的高强锆合金，其特征在于，所述高强锆合金中β相的体积分数为10％以下。5.权利要求1～4任一项所述高强锆合金的制备方法，包括以下步骤：将合金原料进行熔炼，得到铸态合金坯；将所述铸态合金坯进行退火处理，得到高强锆合金。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为350～450℃；所述退火处理的保温时间为1.5～2h。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理在保护性气氛中进行。8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为2300～2600℃。9.根据权利要求5或8所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的次数在5次以上，每次熔炼的时间为3～5min。10.根据权利要求5或8所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼为真空电弧熔炼。2CN113186425A说明书1/7页一种高强锆合金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，具体涉及一种高强锆合金及其制备方法。背景技术[0002]锆因其具有较低的热中子吸收截面积、在高温高压水蒸气中具有优异的抗腐蚀能力、良好的抗中子辐照性能而作为包壳材料和结构材料广泛应用于核工业中。与此同时，锆及其合金还因在大多数酸、碱和熔融盐中具有优异的耐腐蚀性能应用于化工行业中。[0003]但是，目前锆合金依然存在着诸多问题，如强度较低、加工工艺复杂、成本较高等问题。锆合金体系中Zr‑Nb系是典型的合金体系，现有技术中Zr‑Nb系合金的屈服强度通常只有400MPa左右，强度较低。中国专利CN110408815A公开了一种低弹性模量、高强度的调幅分解型Zr‑Nb‑Ti合金材料及其制备方法，但该合金中铌含量为15～45％，原材料成本较高；而且其制备工艺复杂，需要固溶时效等多项工艺流程。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种高强锆合金及其制备方法，本发明提供的高强锆合金具有较高的强度和塑性。[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0006]本发明提供了一种高强锆合金，以质量分数计，所述高强锆合金的化学成分包括：Ti5～35％，Nb0.5～2.5％，Hf0.5～5％和余量的Zr。[0007]优选地，以质量分数计，所述高强锆合金的化学成分包括：Ti5.8～34.8％，Nb0.62～2.47％，Hf1.1～4.2％和余量的Zr。[0008]优选地，所述高强锆合金具有板条α相和β相构成的网篮组织，所述板条α相的板条宽度为1～6μm。[0009]优选地，所述高强锆合金中β相的体积分数为10％以下。[0010]本发明还提供了上述技术方案所述高强锆合金的制备方法，包括以下步骤：[0011]将合金原料进行熔炼，得到铸态合金坯；[0012]将所述铸态合金坯进行退火处理，得到高强锆合金。[0013]优选地，所述退火处理的温度为350～450℃；所述退火处