一种核工业用锂铅合金制造技术

一种核工业用锂铅合金，涉及一种用于核聚变反应堆或实验回路中的初次添加或在线添加的锂铅合金。其特征在于该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Ｌｉ：０．３７％－２．１８％，其杂质总含量为５０－２０００ｗｐｐｍ，余量为铅。本发明专利技术的合金的密度在９．６－１１．０ｇ／ｃｍ３之间、熔点为２３４－２３９℃，可用于核反应堆或实验回路中的初次添加，成分范围宽、适用性强。

【技术实现步骤摘要】

一种核工业用锂铅合金，涉及一种用于核聚变反应堆或实验回路中的初次添加或 在线添加的锂铅合金。锂铅合金。
技术介绍
锂铅合金在核聚变反应堆中利用锂在高能中子的轰击下产生氢的同位素氚，氚与 海水中提取的氘发生核聚变反应产生巨大的能量；而合金中的铅反射中子、并将核聚变产 生的能量通过循环冷却带走。因此，锂铅合金成为核聚变堆中集氚增殖剂、中子倍增剂和冷 却介质三种功能为一体的关键材料，在核聚变领域有着重要应用。锂铅合金的制备存在着许多困难，如Li和Pb密度差别大(> 20倍)，熔体易产生 成分重力偏析；金属Li化学性质极为活泼、容易爆炸，熔点低、易烧损挥发；锂含量的精确 控制难度较大；为防止锂铅合金中的杂质元素在核聚变反应嬗变产生放射性的核废料、以 及杂质元素对结构材料的腐蚀，希望能尽量减小杂质元素的含量，提高合金的纯度。中国专利公开号CN101440446A涉及一种锂含量0. 68士0. 01% (wt.)的锂铅合金， 但该合金的成分范围太狭窄，在实际的熔铸过程中难以精确控制，需要开发成分范围更宽 的锂铅合金及其制备方法。为降低锂铅合金熔液在核反应堆中运行时对结构材料的腐蚀，一方面可以采用尽 量降低锂铅合金中杂质的含量，减少对结构材料的腐蚀；另一方面通过降低锂铅合金中锂 的含量，使锂铅合金的活泼性降低、危险程度减少，减少对结构材料的腐蚀。所以，锂的含量 向着小于0.68% (wt.)的亚共晶锂铅方向发展，这有利于反应堆的长期运行。锂铅合金产氚过程中不断消耗锂，需要在线添加锂铅合金。为减少添加过程中的 温降和添加时间，希望锂铅在线添加量尽量少，这就需要锂含量较高的锂铅合金，因此，锂 的含量向着大于0.68% (wt.)的过共晶锂铅方向发展，这有利于在线添加。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种用于核工业领域的成 分范围宽、适用性强的核工业用锂铅合金。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种核工业用锂铅合金，其特征在于该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li 0. 37% -2. 18%，其杂质总含量为50-2000wppm，余量为铅。本专利技术的合金采用高纯度的锂锭和铅锭按照比例配制好，加入到真空炉中或密封 的高纯坩埚中进行慢速加热，在保护性气氛下熔化、采用快速冷却的方法铸造成锭。本专利技术的合金的密度在9. 6-11. Og/cm3之间、熔点为234-239°C，可用于核反应堆 或实验回路中的初次添加，成分范围宽、适用性强。具体实施例方式一种核工业用锂铅合金，该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li 0. 37% -2. 18%，其杂质总含量为50-2000wppm，余量为铅。实施例1 采用99. 99%的高纯锂锭和99. 999%的高纯铅锭，按照锂含量0. 70%的重量百分 比进行配料。将需要熔炼的锂和铅混合好后在真空炉中熔炼，采用高纯惰性坩埚并通入高 纯保护气氛，熔化浇注到铸模中快速冷却成锭。按照上述配比制备的合金锂含量为0. 64% (wt. % )、金属杂质和非金属杂质含量 总和为120wppm、合金的密度为10. 5g/cm3、熔点为235. 6°C、布氏硬度为18。该合金可用于 核反应堆或实验回路中的初次添加。实施例2采用99. 99%的高纯锂锭和99. 999%的高纯铅锭，按照锂含量2. 的重量百分 比进行配料。将需要熔炼的锂和铅混合好后在真空炉中熔炼，采用高纯惰性坩埚并通入高 纯保护气氛，熔化浇注到铸模中快速冷却成锭。按照上述配比制备的合金锂含量为1. 84% (wt. % )、金属杂质和非金属杂质含量 总和为200wppm、合金的密度为9. 7g/cm3、熔点为238. 1°C、布氏硬度为16。该合金可用于 核反应堆或实验回路中的在线添加。实施例3采用99%的锂锭和99. 994%的铅锭，按照锂含量0. 50%的重量百分进行配比。将 需要熔炼的锂和铅混合好后在金属坩埚中熔炼，通入高纯保护气氛，熔化后在坩埚中自然 冷却成锭。按照上述配比制备的合金锂含量为0. 46% (wt. % )、金属杂质和非金属杂质含量 总和为800wppm、合金的密度为10. 8g/cm3、熔点为235. 9°C、布氏硬度为19。该合金可用于 核工业中的实验回路。实施例4采用99%的锂锭和99. 994%的铅锭，按照锂含量1. 40%的重量百分进行配比。将 需要熔炼的锂和铅混合好后在金属坩埚中熔炼，通入高纯保护气氛，熔化后在坩埚中自然 冷却成锭。按照上述配比制备的合金锂含量为1. 23% (wt. % )、金属杂质和非金属杂质含量 总和为1200wppm、合金的密度为9. 9g/cm3、熔点为236. 5°C、布氏硬度为17。该合金可用于 核工业的实验回路中在线添加。实施例5核工业用锂铅合金，该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li :0.37%，其杂质 总含量为50wppm，余量为铅；合金的密度为9. 9g/cm3、熔点为236°C、布氏硬度为17。该合 金可用于核工业的实验回路中在线添加。实施例6核工业用锂铅合金，该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li 2. 18%，其杂质 总含量为2000wppm，余量为铅。合金的密度为9. 9g/cm3、熔点为235°C、布氏硬度为17。该 合金可用于核工业的实验回路中在线添加。权利要求一种核工业用锂铅合金，其特征在于该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li0.37％-2.18％，其杂质总含量为50-2000wppm，余量为铅。全文摘要一种核工业用锂铅合金，涉及一种用于核聚变反应堆或实验回路中的初次添加或在线添加的锂铅合金。其特征在于该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Li0.37％-2.18％，其杂质总含量为50-2000wppm，余量为铅。本专利技术的合金的密度在9.6-11.0g/cm3之间、熔点为234-239℃，可用于核反应堆或实验回路中的初次添加，成分范围宽、适用性强。文档编号C22C11/02GK101876013SQ201010207078公开日2010年11月3日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日专利技术者张英, 杜娟, 王松森, 肖阳, 赵卫涛 申请人:中国铝业股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核工业用锂铅合金，其特征在于该锂铅合金的质量百分比化学成分为为Ｌｉ：０．３７％－２．１８％，其杂质总含量为５０－２０００ｗｐｐｍ，余量为铅。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖阳，王松森，杜娟，赵卫涛，张英，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]