一种U-Mo合金的熔炼制备方法技术

本发明专利技术属于核材料研究及制造技术领域，具体涉及到一种U‐Mo合金的熔炼制备方法。包括以下步骤：(1)确定合金组分。合金组分为：Mo的含量为1.8wt％～3.0wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U；(2)合金化熔炼。采用真空合金化方法对按照步骤(1)配比的材料进行合金化熔炼；制备出合金组分为步骤(1)中确定的组分的合金，将其记为U‐Mo合金；(3)退火处理。设定退火温度为1000℃，将步骤(2)中得到的U‐Mo合金进行进行24小时的均匀化退火处理。本发明专利技术制备U‐Mo合金具有较高铸态性能，相对于U‐Ti系列合金其铸态力学性能有大幅度提升。

Smelting preparation method of U-Mo alloy

The invention belongs to the technical field of nuclear materials and manufacturing, particularly relates to a preparation method of smelting U - Mo alloy. The process comprises the following steps: (1) determining alloy composition. Alloy components: the content of Mo is 1.8wt% ~ 3.0wt%, the content of Ca is 0.0005wt% ~ 0.015wt%, the content of Fe is 0.0005wt% ~ 0.0075wt%, the content of Si is 0.0005wt% ~ 0.0075wt%, the content of Co is 0.0005wt% ~ 0.002wt%, the content of Al is 0.0005wt% ~ 0.002wt%, the rest is U; (2) alloy smelting. The vacuum alloying method of step (1) according to the ratio of material to alloy smelting; prepared alloys were divided into steps (1) identified in the alloy component, which is denoted as U - Mo alloy; (3) annealing. Set the annealing temperature of 1000 DEG C, the steps of (2) U - Mo alloy were obtained by homogenization annealing for 24 hours. The preparation of U - Mo alloy has higher performance compared with the cast, greatly enhance the U - Ti series alloy and its mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种U-Mo合金的熔炼制备方法
本专利技术属于核材料研究及制造
，具体涉及到一种U-Mo合金的熔炼制备方法。
技术介绍
贫铀材料的应用非常广泛，并且正在逐步拓展应用范围，尤其是在大型部件上的应用，近年的需求越来越大，例如大型武器部件、大型核电主泵飞轮、大型射线屏蔽体等，充分发挥贫铀材料高密度等特性外，对材料性能的要求越来越高，接受的考验夜越来越苛刻。目前比较成熟的贫铀结构材料主要是U-Ti系列合金，但是U-Ti合金的铸态性能较差，需要通过热变形、淬火的手段提高性能，而其淬透性又比较差，在大型部件的应用上具有一定的局限性。因此，开发一种具有较高铸态性能的贫铀材料是其在大型部件上应用的一个有效途径。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种U-Mo合金的熔炼制备方法，从而提高铸态贫铀合金材料的性能。为了实现这一目的，本专利技术采取的技术方案是：一种U‐Mo合金的熔炼制备方法，包括以下步骤：(1)确定合金组分合金组分为：Mo的含量为1.8wt％～3.0wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U；(2)合金化熔炼采用真空合金化方法对按照步骤(1)配比的材料进行合金化熔炼；制备出合金组分为步骤(1)中确定的组分的合金，将其记为U-Mo合金；真空合金化方法具体为以下方法之一：真空感应熔炼、真空电弧熔炼和真空电子束熔炼；(3)退火处理设定退火温度为1000℃，将步骤(2)中得到的U-Mo合金进行进行24小时的均匀化退火处理。进一步的，如上所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，步骤(2)合金化熔炼中，真空合金化时的真空度小于10-1Pa。进一步的，如上所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，步骤(3)退火处理中，退火处理的环境为惰性气体保护。进一步的，如上所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，步骤(3)退火处理中，惰性气体为以下气体中的一种：氩气、氦气。进一步的，如上所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，步骤(3)退火处理中，退火处理时的真空度小于10-1Pa。进一步的，如上所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，步骤(1)确定合金组分时，合金组分为：Mo的含量为2wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U。本专利技术技术方案的有益效果在于：本专利技术制备U-Mo合金具有较高铸态性能，相对于U-Ti系列合金其铸态力学性能有大幅度提升。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术技术方案进行进一步详细说明。本专利技术一种U‐Mo合金的熔炼制备方法，包括以下步骤：(1)确定合金组分合金组分为：Mo的含量为1.8wt％～3.0wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U；(2)合金化熔炼采用真空合金化方法对按照步骤(1)配比的材料进行合金化熔炼；制备出合金组分为步骤(1)中确定的组分的合金，将其记为U-Mo合金；真空合金化方法具体为以下方法之一：真空感应熔炼、真空电弧熔炼和真空电子束熔炼；真空合金化时的真空度小于10-1Pa。(3)退火处理设定退火温度为1000℃，将步骤(2)中得到的U-Mo合金进行进行24小时的均匀化退火处理。退火处理的环境为采用氩气或氦气的惰性气体保护，当不采用惰性气体保护时，要控制退火处理时的真空度小于10-1Pa。在本实施例中，合金密度≥18.5g/cm3，其力学性能如下表所示：表1本实施例一种U-Mo合金的力学性能试验温度室温抗拉强度，MPa≥750屈服强度，MPa,≥540延伸率，％,≥10断面收缩率，％≥20冲击韧性，J/cm2≥35弹性模量GPa≥160泊松比≥0.3断裂韧性KIC≥68MPa·m1/2优选的，合金组分可以为Mo的含量为2wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U。此时合金的力学性能如下表所示：表2本实施例一种U-2wt％Mo合金的力学性能试验温度室温抗拉强度，MPa894屈服强度，MPa,600延伸率，％,14.9断面收缩率，％32冲击韧性，J/cm255弹性模量GPa160泊松比0.3断裂韧性KIC73MPa·m1/2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种U‐Mo合金的熔炼制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定合金组分合金组分为：Mo的含量为1.8wt％～3.0wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U；(2)合金化熔炼采用真空合金化方法对按照步骤(1)配比的材料进行合金化熔炼；制备出合金组分为步骤(1)中确定的组分的合金，将其记为U‑Mo合金；真空合金化方法具体为以下方法之一：真空感应熔炼、真空电弧熔炼和真空电子束熔炼；(3)退火处理设定退火温度为1000℃，将步骤(2)中得到的U‑Mo合金进行进行24小时的均匀化退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种U‐Mo合金的熔炼制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定合金组分合金组分为：Mo的含量为1.8wt％～3.0wt％，Ca的含量为0.0005wt％～0.015wt％，Fe的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Si的含量为0.0005wt％～0.0075wt％，Co的含量为0.0005wt％～0.002wt％，Al的含量为0.0005wt％～0.002wt％，余量为U；(2)合金化熔炼采用真空合金化方法对按照步骤(1)配比的材料进行合金化熔炼；制备出合金组分为步骤(1)中确定的组分的合金，将其记为U-Mo合金；真空合金化方法具体为以下方法之一：真空感应熔炼、真空电弧熔炼和真空电子束熔炼；(3)退火处理设定退火温度为1000℃，将步骤(2)中得到的U-Mo合金进行进行24小时的均匀化退火处理。2.如权利要求1所述的一种U-Mo合金的熔炼制备方法，其特征在于：步骤(2)合金化熔炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：康泰峰，郭洪，田春雨，孟剑雄，杨哲，蔡振方，
申请(专利权)人：中核北方核燃料元件有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15