【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于特种合金加工，特别涉及一种核电用镍基合金薄带及其制造方法。
技术介绍
1、核反应堆是核电站的核心，被称为核电站的“心脏”。堆内设备长期在高温、高压及辐照等十分苛刻的条件下运行，要求原材料具有优异的耐腐蚀性能、良好的强度和高韧性以及耐疲劳性能，以确保核电站长期安全可靠运行。比如，放置核燃料组件的支撑搁架装置，作为核燃料组件存放、支撑的关键装置，对于材料的强度、抗辐射、长期稳定性提出了更高要求。目前，核反应堆支撑组件多选用镍基变形高温合金薄板制备而成，其厚度约0.3～0.5mm，后续经冲压冲制成一定零件，然后组装成一定结构的支撑装置。
2、镍基合金，尤其是时效强化型合金，具有优异的力学性能，但是其应变强化系数较高，合金成型性较差，要制备出0.3～0.5mm厚度的薄板，除了合金成分需要优化设计以外，对于制造过程工艺控制提出极高的要求。因此，目前国内核电用薄带大量依赖进口，采购成本极高。
3、中国专利cn112575212a公开了一种核电站用镍基合金中厚板材料的生产工艺，步骤包括：真空冶炼、电渣、锻造、热轧和固溶处理。所述镍基合金中厚板材料中各元素的重量百分比分别为：c 0.01～0.045％，si≤0.50％，mn≤0.50％，p≤0.015％，s≤0.010％，cr27.0～31.0％，al≤0.20％，ti≤0.30％，cu≤0.50％，co≤0.08％，fe 8.0～11.0％，余量为不小于58％的ni和不可避免的杂质。但该专利主要针对镍基690合金进行研制，开发的板材厚度20mm～25mm
4、中国专利cn111411265a公开了一种镍基合金超薄板材及其制备方法，该镍基合金超薄板材的合金的化学成分为：fe 20～30％、cr 20～25％、al 1.3～1.9％、ti 1.2～1.6％、nb 0.5～0.7％、w 0.8～1.0％、v 0.5～1.0％、mn 0.5～0.7％、mo 0.2％、zr≤0.02％、si≤0.15％、c≤0.03％、0.005％≤n≤0.04％、b≤0.004％，其余为ni及其它不可避免的杂质。但该专利与本申请中的成分不同，而且其制造方法中并未透露制备坯料规格、重量，尚不明确其工程化生产的可能性。
5、中国专利cn109136653a公开了一种了一种用于核电设备的镍基合金及其热轧板的制造方法，合金成分包括：c：0.010～0.035％；cr：28.0～31.0％；fe：7.0～11.0％；mg：0.001～0.010％；ce：0.0005～0.010％；余量为ni和不可避免的杂质元素。
6、中国专利cn108103359a公开了一种宽度≥1000mm的高钼镍基合金薄板、制造方法及应用，合金成分包括：c：0.006～0.010％、mo：15.0～16.5％、cr：15.0～16.5％、fe：5.0～7.0％、co≤0.05％、w：3.0～4.0％、v≤0.10％、si≤0.08、mn≤0.8、p≤0.01％、s≤0.008％、al:0.10～0.30％、o≤0.002％、mg：0.001～0.010％、ce+la：0.001～0.010％，余量为镍和不可避免的杂质。
7、通过对现有技术的检索发现，目前尚无公开的镍基合金薄板及其制造方法符合核电燃料组件装置要求，必须设计更有针对性的合金成分和合理的加工工艺来制造镍基合金薄板，从而使合金薄板有更优异的性能尤其是高温拉伸性能，达到核岛设备服役环境中的严格要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种核电用镍基合金薄板及制造方法，该合金薄板具有良好的室温、高温力学性能、良好的抗腐蚀性能，其性能达到以下指标：1)力学性能：室温屈服强度≥950mpa，延伸率≥15％；350℃屈服强度≥780mpa；350℃延伸率≥20％；2)抗腐蚀性能：u型试样在155℃沸腾氯化镁溶液中浸泡168h，应力腐蚀无裂纹；能够满足核岛内部放置燃料组件装置的要求，适用于耐高温(350℃)、抗辐照、耐应力腐蚀的核岛关键零部件。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种核电用镍基合金薄板，其成分重量百分比为：c≤0.08％，cr：17.0～21.0％，fe：15.0～20.0％，mo：2.7～3.5％，al：0.2～0.8％，ti：0.5～1.2％，nb：4.5～5.6％，b≤0.002％，mg：0.002～0.003％，p：0.010～0.020％，zr：0.01～0.03％，s≤0.002％，n≤0.010％，余量包含ni和其它不可避免的杂质；且，需同时满足：6.0＜al+ti+nb＜7.0；0.06＜al/(ti+nb)＜0.10。
4、优选的，c：0.02～0.06％，和/或，cr：17.5～20.0％，和/或，fe：16.0～19.0％，和/或，mo：2.8～3.3％，和/或，al：0.3～0.7％，和/或，ti：0.7～1.1％，和/或，nb：4.7～5.5％，和/或，zr：0.01～0.02％。
5、本专利技术所述合金薄板的室温屈服强度≥950mpa，延伸率≥15％；350℃屈服强度≥780mpa；350℃延伸率≥20％；抗腐蚀性能：u型试样在155℃沸腾氯化镁溶液中浸泡168h，应力腐蚀无裂纹。
6、在本专利技术所述合金薄带的成分设计中：
7、碳(c)：c是镍基高温合金中碳化物形成的必需元素。c含量低于0.02导致碳化物较少，对于晶粒组织细化和性能不利，同时也不利于真空冶炼脱氧。c含量高于0.08会形成过多的碳化物造成夹杂物过多和偏析倾向，致使晶粒不均匀和合金塑性恶化，而且对于(薄)板材热加工性能极其不利。综合考虑，c≤0.08％；优选0.02～0.06％。
8、铬(cr)：cr元素的加入量考虑两个因素，一是保证形成单相奥氏体固溶体，二是要考虑耐高温氧化腐蚀性能，cr是提高合金氧化最有效的元素之一。但是过高的cr元素会形成α-cr等有害相，造成合金性能恶化。cr：17.0～21.0％；优选17.5～20.0％。
9、铁(fe)：适量的fe加入，能替换部分ni，在不显著影响合金的性能前提下，可以显著降低合金成本；尤其是工程化生产时，合金成分含有一定的fe可便于返回料的利用。但是，过多的fe元素会促进laves等有害相析出，造成合金性能恶化。综合考虑fe元素含量控制在15.0～20.0％，优选fe：16.0～19.0％。
10、钼(mo)：mo是强固溶强化元素，一方面适量的mo元素能完全溶入到单相奥氏体基体中强化基体，另一方面可以提高耐蚀性和高温稳定性。但是，过高的mo含量会导致钢锭偏析加重，降低锻造塑性。综合考虑将mo含量控制在2.3～3.5％，优选mo：2.8～3.3％。
11、铝(al)：al是镍基合金中γ′相和γ″相的必需形成元素，并且是镍基合金中最重要的两种强化相。通过控制合适的铝元素，可以析出稳定性更高的γ″/γ本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核电用镍基合金薄板，其成分重量百分比为：C≤0.08％，Cr：17.0～21.0％，Fe：15.0～20.0％，Mo：2.7～3.5％，Al：0.2～0.8％，Ti：0.5～1.2％，Nb：4.5～5.6％，B≤0.002％，Mg：0.002～0.003％，P：0.010～0.020％，Zr：0.01～0.03％，S≤0.002％，N≤0.010％，余量包含Ni和其它不可避免的杂质；且，需同时满足：6.0＜Al+Ti+Nb＜7.0；0.06＜Al/(Ti+Nb)＜0.10。
2.如权利要求1所述的核电用镍基合金薄板，其特征在于，余量为Ni和其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的核电用镍基合金薄板，其特征在于，C：0.02～0.06％，和/或，Cr：17.5～20.0％，和/或，Fe：16.0～19.0％，和/或，Mo：2.8～3.3％，和/或，Al：0.3～0.7％，和/或，Ti：0.7～1.1％，和/或，Nb：4.7～5.5％，和/或，Zr：0.01～0.02％。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的核电用镍基合金薄板，其特
5.如权利要求1～4中任何一项所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，包括：真空感应冶炼→电渣重熔冶炼→板坯锻造→热轧→钢带退火→研磨抛光→冷轧→成品固溶退火；其中，
6.如权利要求5所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，所述真空感应冶炼中，原材料经过除锈、烘烤后加入坩埚，然后开始抽真空，当真空度≤3.0Pa，开始升功率化料，精炼温度控制在1510～1550℃，精炼20～60min；精炼完毕，取成品样进行成分分析，待元素含量满足指标要求后出钢、浇注电极，出钢温度1460～1490℃。
7.如权利要求5所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，所述板坯锻造步骤中，电渣锭通过6～9火锻造至宽度：150～250mm；厚度：30～55mm扁坯料；锻造加热温度1100～1150℃，终锻温度≥900℃。
8.如权利要求5所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，所述热轧步骤中，坯料加热温度1080～1140℃，开轧温度≥1020℃，终轧温度≥850℃，最终轧成厚度2～6mm的热轧钢带。
9.如权利要求5所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，所述钢带退火步骤中，热轧钢带退火采用保护气氛连续退火炉，退火温度980～1080℃，钢带走速0.5～2米/min。
10.如权利要求5所述的核电用镍基合金薄板的制造方法，其特征是，所述研磨抛光步骤中，采用研磨抛光机去除钢带表面氧化膜、热轧划痕等缺陷，检测无缺陷后方可转入后续冷轧。
...【技术特征摘要】
1.一种核电用镍基合金薄板，其成分重量百分比为：c≤0.08％，cr：17.0～21.0％，fe：15.0～20.0％，mo：2.7～3.5％，al：0.2～0.8％，ti：0.5～1.2％，nb：4.5～5.6％，b≤0.002％，mg：0.002～0.003％，p：0.010～0.020％，zr：0.01～0.03％，s≤0.002％，n≤0.010％，余量包含ni和其它不可避免的杂质；且，需同时满足：6.0＜al+ti+nb＜7.0；0.06＜al/(ti+nb)＜0.10。
2.如权利要求1所述的核电用镍基合金薄板，其特征在于，余量为ni和其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的核电用镍基合金薄板，其特征在于，c：0.02～0.06％，和/或，cr：17.5～20.0％，和/或，fe：16.0～19.0％，和/或，mo：2.8～3.3％，和/或，al：0.3～0.7％，和/或，ti：0.7～1.1％，和/或，nb：4.7～5.5％，和/或，zr：0.01～0.02％。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的核电用镍基合金薄板，其特征在于，所述合金薄板的室温屈服强度≥950mpa，延伸率≥15％；350℃屈服强度≥780mpa；350℃延伸率≥20％；抗腐蚀性能：u型试样在155℃沸腾氯化镁溶液中浸泡168h，应力腐蚀无裂纹。
5.如权利要求1～4中任何一项所述的核电用镍基合金薄板...
【专利技术属性】
技术研发人员：代朋超，王庆增，叶军，钮志卫，田沛玉，郝剑，余式昌，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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