一种核用高熵合金及其制备方法技术

本发明专利技术属于核动力技术领域，具体涉及一种核用高熵合金及其制备方法。所述高熵合金包括Fe、Cr、Ni、Al及Zr元素，各元素的含量以原子百分比计，Fe、Cr、Ni及Al元素的含量均为(23‑24.5)at.％，Zr元素的含量为(2‑8)at.％。所述制备方法，工艺简单易行、效率高，对设备要求低，成本低。此外，该方法制备得到的核用高熵合金具有较高的强度和较好的塑性，高熵合金经过高能粒子辐照，由于高熵合金高的原子水平力，使合金发生非晶化，保证合金高的化学均匀性，最终再结晶的合金由于辐照产生的缺陷和传统合金相比会大幅度减少，从而高熵合金具有优良的抗辐照能力。

A high entropy alloy for nuclear use and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种核用高熵合金及其制备方法
本专利技术属于核动力
，具体涉及一种核用高熵合金及其制备方法。
技术介绍
核电站关键部件的长期可靠安全运行，直接关系到电站的使用寿命。由于核电关键结构材料长期工作在高温、辐照、腐蚀、流致、振动等复杂环境中，因此其极易产生损伤。通过材料设计研发，提高核电关键材料的抗腐蚀、抗辐照、抗磨损等服役性能，可使现役电站延寿或新建电站的使用寿命达到60-80年。目前，反应堆结构用材料主要包括锆合金、不锈钢、镍基合金、低合金钢等。其中，所用锆合金在堆芯温度超过1000℃的事故条件下易与水和蒸汽发生剧烈反应，生成大量氢气，可能引发爆炸，加剧事故，2011年福岛核事故的发生就与此相关。因此，福岛核事故后，世界核能大国均非常重视设计开发能提高轻水堆在设计基准事故和超设计基准事故下安全性的新型核燃料包壳材料。压力容器的压力壳是电站的核心部件。在压水堆中，压力壳承受高达15.5MPa的压力，并在300℃左右长期服役。目前，压力壳用材料主要为508III低合金钢，在服役时，受到中子辐照损伤，而发生组织结构转变，产生脆化问本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核用高熵合金，其特征在于，包括Fe、Cr、Ni、Al及Zr元素，各元素的含量以原子百分比计，所述Fe、Cr、Ni及Al元素的含量均为(23-24.5)at.％，Zr元素的含量为(2-8)at.％。/n

【技术特征摘要】
1.一种核用高熵合金，其特征在于，包括Fe、Cr、Ni、Al及Zr元素，各元素的含量以原子百分比计，所述Fe、Cr、Ni及Al元素的含量均为(23-24.5)at.％，Zr元素的含量为(2-8)at.％。


2.根据权利要求1所述的核用高熵合金，其特征在于，所述Fe、Cr、Ni及Al元素的含量均为24.39at.％，Zr元素的含量为2.44at.％。


3.根据权利要求1所述的核用高熵合金，其特征在于，所述高熵合金由纯度为99.9的高纯Fe、99.8的电解Ni、99.7％电解Cr、99.5％电解Al及99.4的核级海绵Zr，按照化学式Fe-Cr-Ni-Al-Zr0.1配制而成。


4.根据权利要求1所述的核用高熵合金的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)配料：选取Fe、Cr、Ni、Al及Zr元素，且各元素按照给定的原子百分比配制得到高熵合金原料；
2)熔炼：将配制好的高熵合金原料放入水冷铜坩埚内，采用真空非自耗电弧熔炼炉进行熔炼，并翻转熔炼5-6次以保证成分均匀，得到核用高熵合金铸锭；
3)真空封装：将步骤2)熔炼好的核用高熵合金铸锭装入石英管中，进行真空封装；
4)退火：将真空封装好的高熵合金铸锭放入箱式电阻炉中，真空条件下加热至1423K并保温8小时，保温结束后随炉冷却以均匀化退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：周中波，吴天栋，张晨辉，薛国强，薛祥义，
申请(专利权)人：西安西工大超晶科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61