一种锆合金棒材制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锆合金棒材的制备方法，包括如下步骤：对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；对第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；对第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；对第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；对第四棒材进行整形处理，得到锆合金棒材。采用这种锆合金棒材制备方法，操作方便并且具有较强的工艺可控性，制得的锆合金棒材延展性强、成品率高，抗均匀腐蚀性能更好。

【技术实现步骤摘要】
一种锆合金棒材制备方法
本专利技术涉及材料制备
，尤其涉及一种锆合金棒材制备方法及基于该方法制得的锆合金棒材。
技术介绍
核级锆合金棒材一般用于核燃料组件中包壳端塞，涉及核燃料组件的安全性能。传统的棒材加工工艺存在问题是热轧/热锻道次变形量小，变形道次多，棒坯经多道次热轧易产生折叠、粘结等表面缺陷；当热轧/热锻棒坯尺寸较大时，后续冷加工工序变形量大，由于锆金属为密排六方结构晶体，棒材后序冷加工变形易产生形变织构，表现为低倍组织检验时棒材端面腐蚀不均匀，棒材端面心部易出现腐蚀点坑现象；当热轧棒坯直径较小时，由于需对棒坯表面氧化层及缺陷去除，材料表面去除量相对较大，导致棒材成品率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种操作简单，工艺可控性较强，成品率高，进而制备得到一种抗均匀腐蚀性能好，尺寸更近准，性能更稳定锆合金棒材的制备方法。为解决上述问题，本专利技术提供了一种锆合金棒材的制备方法，对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；对所述第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；对所述第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；对所述第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；对所述第四棒材进行整形处理，得到锆合金棒材。进一步的，所述淬火处理为对所述锆合金棒材进行β相淬火处理；所述淬火处理的加热温度为1000℃-1200℃；所述淬火处理的转移时间小于40秒。进一步的，所述对所述第一棒材进行至少一次挤压处理得到第二棒材；包括：对所述第一棒材进行表面玻璃润滑涂层处理；对已进行表面玻璃润滑涂层处理的所述第一棒材进行烘干处理；对已进行烘干处理的所述第一棒材进行加热处理；对已进行加热处理的所述第一棒材进行挤压处理，得到所述第二棒材。进一步的，所述对已进行烘干处理的所述第一棒材进行加热处理；其中，所述加热处理的加热温度为650℃-800℃。进一步的，所述对所述第二棒材进行冷旋锻处理得到第三棒材；包括：对所述第二棒材进行冷旋锻处理；对已进行冷旋锻处理的所述第二棒材进行除油脱脂处理，得到所述第三棒材。进一步的，所述冷旋锻处理为对所述第二棒材进行多道次冷旋锻处理。进一步的，所述多道次冷旋锻处理中的单道次变形量为9％-25％；所述多道次冷旋锻处理中的总变形量为35％-45％。进一步的，所述真空退火处理的退火温度为580℃-750摄氏度；所述真空退火处理的退火时间为1h-3.5h；所述真空退火处理的真空压强小于1×10-2Pa。进一步的，所述对所述第四棒材进行整形处理得到锆合金棒材；包括：对所述第四棒材进行矫直处理；对经矫直处理的所述第四棒材进行磨削处理，得到所述锆合金棒材。进一步的，所述磨削处理包括依次进行的粗磨处理和精磨处理。本专利技术旨在保护一种锆合金棒材的制备方法，包括如下步骤：对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；对第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；对第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；对第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；对第四棒材进行整形处理，得到锆合金棒材。本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：工艺流程操作简单，并且工艺可控性较强，棒材低倍组织检验合格，各向异性低，成品率高，可大幅降低生产成本，能够制备得到一种防腐蚀性能好，尺寸更近准，性能更稳定的锆合金棒材。附图说明图1是根据本专利技术提供的一种锆合金棒材制备方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本实施方式提供的一种锆合金棒材的制备方法，优先采用Zr-1Nb锆合金棒坯，其化学成分配比：Nb(铌)的质量占比为0.9％～1.1％，O(氧)的质量占比不大于0.099％，其余为Zr(锆)。图1是根据本专利技术提供的一种锆合金棒材制备方法的流程图。如图1所示，一种锆合金棒材的制备方法包括下列步骤：对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；将锆合金棒坯在淬火设备上进行β淬火处理，其中，加热方式可以采用感应加热，加热温度至1000℃～1200℃，保温时间为锆合金棒坯到达相应温度后的4min～15min，然后进行水冷却处理，转移时间不得超过40s，使棒材的温度保持在700℃以上，淬火的水温小于等于35℃，水与锆合金棒坯体积比至少为20︰1，水中停留时间至少400s。淬火设备可以采用中频淬火炉，高频淬火炉，工频淬火炉，数控淬火机床，一体化淬火机床或其他具有真空淬火功能的热处理设备，在这里不做限制。淬火处理目的：将锆合金中第二相粒子充分溶解在β相中，然后通过急速冷却处理保留在室温状态下，可改善成品棒材在核反应堆中的抗均匀腐蚀性能。经过淬火处理后，制备得到第一棒材。对第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；进一步的，在淬火处理完成后，将第一棒材从淬火设备转移至挤压机上，根据实际生产需要，进行至少一次的挤压处理，使第一棒材上的各物质均匀相容，避免出现折叠、粘结和力学性质不稳定的现象。其中，挤压前，在第一棒材的外边面先进行玻璃润滑涂层处理，因为锆与模具的摩擦系数较高，容易粘附于模具表面，并且其塑性变形的热效应显著，所以加工时要求有良好的润滑条件，避免出现折叠、粘结等表面缺陷；在烘干后对第一棒材进行感应加热，感应加热的温度控制在650℃-800℃，达到锆合金棒材再结晶温度，并且能够使其更容易挤压；在加热之后，在挤压机上挤压制得第二棒材。对所述第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；进一步的，将第二棒材转移至在旋转锻造设备上进行连续进行旋转锻造，采用冷锻造(即常温旋转锻造)方式进行，可以使锆合金均匀变形，力学性能均匀。根据实际生产需要，第二棒材可以进行多道次的冷旋锻处理，单道次横截面面积变形量减少9％～25％，横截面面积总变形量减少35％～45％。旋转锻造方式可以采用推打或拉打，旋转锻造设备采用轮转锻机(滚柱式旋转锻机)或径向精密锻(轴)机，在这里不做限制。冷旋锻后制得的第三棒材，将第三棒材除油脱脂干净。脱脂的目在于去除冷锻造时附着的润滑油脂，以避免退火时污染第三棒材表面，同时可以避免增碳。对第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；进一步的，第三棒材在真空退火炉进行退火处理，使其在温度596℃±8℃、真空压强小于1×10-2Pa的环境下退火时间1h-3.5h。使锆合金半成品棒材再结晶，进一步提高其塑性，还可以降低锆合金棒材硬度，改善切削加工性、消除残余应力、稳定尺寸、减本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锆合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；/n对所述第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；/n对所述第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；/n对所述第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；/n对所述第四棒材进行整形处理，得到锆合金棒材。/n

【技术特征摘要】
1.一种锆合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
对锆合金棒坯进行淬火处理，得到第一棒材；
对所述第一棒材进行至少一次挤压处理，得到第二棒材；
对所述第二棒材进行冷旋锻处理，得到第三棒材；
对所述第三棒材进行真空退火处理，得到第四棒材；
对所述第四棒材进行整形处理，得到锆合金棒材。


2.根据权利要求1所述锆合金棒材的制备方法，其特征在于，
所述淬火处理为对所述锆合金棒材进行β相淬火处理。


3.根据权利要求1所述锆合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对所述第一棒材进行至少一次挤压处理得到第二棒材；包括：
对所述第一棒材进行表面玻璃润滑涂层处理；
对已进行表面玻璃润滑涂层处理的所述第一棒材进行烘干处理；
对已进行烘干处理的所述第一棒材进行加热处理；
对已进行加热处理的所述第一棒材进行挤压处理，得到所述第二棒材。


4.根据权利要求3所述锆合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对已进行烘干处理的所述第一棒材进行加热处理；其中，
所述加热处理的加热温度为650℃-800℃。


5.根据权利要求1所述锆合金棒材的制备方法，其特征在于，所述对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙阳平，罗晓东，赵林科，党文尧，薛艳丽，崔卫东，
申请(专利权)人：国核宝钛锆业股份公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61