一种核用耐辐照结构材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种核用耐辐照结构材料及其制备方法。所述制备方法包括：以Zr、W、Ta、Hf、V、Ti、Cr和Ce中的至少三种金属单质为原料，利用电弧熔炼法制备高熵合金块体，对所述高熵合金块体进行破碎、球磨得到高熵合金粉末，对所述高熵合金粉末进行等离子球化，得到球形粉末；将所述球形粉末通过超音速火焰喷涂的方法喷涂至基体材料上，在所述基体材料上制得超音速火焰喷涂涂层，得到核用耐辐照结构材料。本发明专利技术通过电弧熔炼、高能球磨和等离子球化制备高熵合金球形粉末，再通过超音速火焰喷涂方法在基体材料表面制备致密的涂层，制得具有优异耐辐照性能的核用结构材料。

【技术实现步骤摘要】
一种核用耐辐照结构材料及其制备方法
本专利技术涉及金属表面防护
，具体而言，涉及一种核用耐辐照结构材料及其制备方法。
技术介绍
目前，核能因具有清洁、经济、可靠等特点已成为世界第三大能源。由于核电站的严苛工况条件，其使用的结构材料一般要求具有良好的耐高温、耐辐照、耐腐蚀等综合性能。目前，核反应堆用结构材料主要包含锆及锆合金、钢以及镍合金等，广泛应用于核动力水冷反应堆的燃料包壳管和堆芯、反应堆本体的压力壳、堆内构件、控制棒驱动机构和一回路系统等堆内关键部位。但锆及锆合金在高温下与水反应生成氢，具有发生氢爆炸的风险，钢及镍合金具有优异的耐腐蚀性能，但耐辐照性能较差。随着对下一代核电的使用寿命、安全性和经济性要求的不断提高，对结构材料的综合性能要求越来越高。高熵合金(HEAs)是近年来新兴的合金材料，一般将高熵合金定义为由5-13个主元组成的合金，每个主元的原子分数为5-35％。基于力学性能可以将高熵合金分为四类：仅包括3d过渡金属，含过渡金属及较大原子半径的元素如Al等，基于难熔金属，其他。高熵合金被总结出具有四大效应：热力学上的高熵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，包括：/n以Zr、W、Ta、Hf、V、Ti、Cr和Ce中的至少三种为原料，其中，各元素的摩尔比为Zr：W：Ta：Hf：V：Ti：Cr：Ce为0-25:0-25:0-25：0-25：0-25：0-25：0-25：0-5，利用电弧熔炼法制备高熵合金块体，对所述高熵合金块体进行破碎、球磨得到高熵合金粉末，对所述高熵合金粉末进行等离子球化，得到球形粉末；/n将所述球形粉末通过超音速火焰喷涂的方法喷涂至基体材料上，在所述基体材料上制得超音速火焰喷涂涂层，得到核用耐辐照结构材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，包括：
以Zr、W、Ta、Hf、V、Ti、Cr和Ce中的至少三种为原料，其中，各元素的摩尔比为Zr：W：Ta：Hf：V：Ti：Cr：Ce为0-25:0-25:0-25：0-25：0-25：0-25：0-25：0-5，利用电弧熔炼法制备高熵合金块体，对所述高熵合金块体进行破碎、球磨得到高熵合金粉末，对所述高熵合金粉末进行等离子球化，得到球形粉末；
将所述球形粉末通过超音速火焰喷涂的方法喷涂至基体材料上，在所述基体材料上制得超音速火焰喷涂涂层，得到核用耐辐照结构材料。


2.根据权利要求1所述的核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，所述原料中各元素的摩尔比为Zr：W：Ta：Hf：V：Ti：Cr：Ce为0-10:10-25:10-25：0-10：0-10：0-10：2-25：0-1。


3.根据权利要求1所述的核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，所述等离子球化的过程在等离子球化装置中进行，所述等离子球化装置的输出功率为40kW,送粉速度为50-180g/min，中央气和载气为氩气，鞘流气为氩氢混合气，其中，所述中央气的流量为15-30L/min，所述载气的流量为2-4L/min，所述鞘流气的流量为50-70L/min。


4.根据权利要求1所述的核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，所述球形粉末的粒径为15-70μm。


5.根据权利要求1所述的核用耐辐照结构材料的制备方法，其特征在于，所述对所述高熵合金块体进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立佳，毕贵军，张理，郭震，韩冰，卢隆星，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44