【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种合金改性方法，具体涉及一种富钆镍基合金加工性能改善方法。
技术介绍
1、随着世界经济的快速发展，如何高效解决能源需求、减少温室气体排放和缓解大气污染等具有重要意义。核能作为一种清洁、高效且稳定的能源，已成为各国能源长期规划的战略重点。而乏燃料的不断积累可能会成为制约核电可持续发展的关键要素之一。乏燃料闭式循环要求对乏燃料进行后处理，以回收其中可用的元素。这不可避免的增加了乏燃料处置转运、处理和贮存等流程。鉴于乏燃料的特殊属性，避免乏燃料运输或者储存过程中达到次临界状态非常重要。中子吸收材料是制作乏燃料贮运吊篮和隔板的关键材料。当前乏燃料容器通常有着12-38厘米厚的外壳，由钢材和混凝土等材料组成。这种材质和厚度下，满载重量150吨左右，但是仅能够携带20吨乏燃料。因此，加快研发结构功能一体化材料，对乏燃料贮运容器轻量化尤为重要。
2、目前，主要的中子吸收材料为混凝土材料、高分子复合材料、b4c/al基复合材料和含硼不锈钢等。混凝土材料是最早投入使用的乏燃料贮运桶之一，发展良好，价格相对较低，屏蔽效果好，但由于体积大、重量大，运输起来非常不方便，极大地限制了混凝土材料的前景；铅硼聚乙烯由b4c、铅和聚乙烯组成，但该材料机械性能和抗老化性能较差，不能耐火，在一定程度上限制了其应用；b4c/al基复合材料是研究热点，研究人员采用搅拌铸造技术制备al-b4c金属，其抗拉强度和伸长率较差，且很容易产生有害的第二相，如al3bc、al4c3、alb2和alb12c2；含硼奥氏体不锈钢具有优异的热中子衰减能力，但
3、由于钆元素具有较大的等效热中子吸收截面，是硼元素的几十倍，具有热中子辐射稳定和较好的热稳定性，近年来得到了国内外学者的关注。robino等研究了不同钆含量的316不锈钢，ha和kim等研究了富钆的304l合金的耐腐蚀性能和力学性能。然而，由于钆同样不溶于304不锈钢和316不锈钢等铁基奥氏体，而以低熔点化合物(fe，cr，ni)3gd形成，其熔点在1060℃左右，扩大了凝固温度范围，降低了热加工窗口，这导致材料难以加工，且焊接过程容易产生凝固裂纹，因此很难做成满足热中子吸收的大型构件。为了解决低熔点第二相问题，研究者提出了在镍基高温合金中添加钆元素来得到富钆镍基合金，例如2005年美国爱达荷州国家实验室联合lehigh university开发出了各种以ni-mo-cr为基体的富钆镍基合金；2022年上海大学开发了不同钆含量的ni-cr-fe和ni-cr-w基的富钆镍基合金和ni-cr-mo-fe基的富钆铁镍基合金材料。在这些富钆镍基合金中，gd同样不溶于基体，但是以高熔点化合物ni5gd形式存在并沿奥氏体基体枝晶间分布，其共晶温度点在1260℃左右，这就大大降低了凝固温度范围，扩大了热加工窗口，对热加工非常有利。
4、然而，现有富钆镍基合金仍然存在严重的热加工及焊接过程的开裂问题，开裂原因主要是粗大且硬脆的第二相(ni5gd)的存在。这导致了大型板材难以被加工出来以及热加工及焊接等过程中的凝固开裂问题，严重阻碍了富钆镍基合金作为中子吸收材料的工业化应用。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种富钆镍基合金加工性能改善方法，通过氧化方式对富钆镍基合金进行材料改性，以抑制材料加工裂纹的产生并提高材料的断裂延伸率。
2、本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
3、富钆镍基合金加工性能改善方法，所述富钆镍基合金包括奥氏体基体以及沿奥氏体基体枝晶间分布的第二相化合物ni5gd；使用以下方法改善所述富钆镍基合金的加工性能：对所述富钆镍基合金进行氧化处理，使得其中的部分第二相化合物ni5gd转化为钆氧化物。
4、优选地，使用以下方法进行所述氧化处理：将待处理的富钆镍基合金置于氧含量不大于氧含量阈值的气氛中，在低于1260℃的温度下保温一段时间；所述氧含量阈值为恰好可使待处理的富钆镍基合金中的所有第二相化合物ni5gd转化为钆氧化物所需的氧含量。
5、进一步优选地，在1000℃～1250℃的温度下保温。
6、优选地，经所述氧化处理后，所述富钆镍基合金沿ni5gd分布方向的氧化深度为100μm～500μm。
7、基于同一专利技术构思还可以得到以下技术方案：
8、一种改性富钆镍基合金，使用如上任一技术方案所述富钆镍基合金加工性能改善方法对富钆镍基合金进行处理得到，所述富钆镍基合金中的部分第二相化合物ni5gd被转化为钆氧化物。
9、相比现有技术，本专利技术具有以下技术效果：
10、本专利技术通过简单易行的氧化工艺对富钆镍基合金进行改性，使得其中部分第二相化合物ni5gd被转化为更细小的钆氧化物，从而可有效抑制加工裂纹的产生并大幅提高材料的断裂延伸率，为富钆镍基合金的工业化应用提供了一条低成本的有效途径；
11、采用本专利技术方案对富钆镍基合金进行改性，在大幅提升材料加工性能的同时，材料的热中子吸收能力并不受影响，反而因为材料延伸率提高，可以考虑加入更多含量的gd元素以进一步提升吸收热中子能力。
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1.富钆镍基合金加工性能改善方法，所述富钆镍基合金包括奥氏体基体以及沿奥氏体基体枝晶间分布的第二相化合物Ni5Gd；其特征在于，使用以下方法改善所述富钆镍基合金的加工性能：对所述富钆镍基合金进行氧化处理，使得其中的部分第二相化合物Ni5Gd转化为钆氧化物。
2.如权利要求1所述富钆镍基合金加工性能改善方法，其特征在于，使用以下方法进行所述氧化处理：将待处理的富钆镍基合金置于氧含量不大于氧含量阈值的气氛中，在低于1260°C的温度下保温一段时间；所述氧含量阈值为恰好可使待处理的富钆镍基合金中的所有第二相化合物Ni5Gd转化为钆氧化物所需的氧含量。
3.如权利要求2所述富钆镍基合金加工性能改善方法，其特征在于，在1000°C～1250°C的温度下保温。
4.如权利要求1所述富钆镍基合金加工性能改善方法，其特征在于，经所述氧化处理后，所述富钆镍基合金沿Ni5Gd分布方向的氧化深度为100μm～500μm。
5.一种改性富钆镍基合金，其特征在于，使用如权利要求1～4任一项所述富钆镍基合金加工性能改善方法对富钆镍基合金进行处理得到，所述富钆镍
...【技术特征摘要】
1.富钆镍基合金加工性能改善方法，所述富钆镍基合金包括奥氏体基体以及沿奥氏体基体枝晶间分布的第二相化合物ni5gd；其特征在于，使用以下方法改善所述富钆镍基合金的加工性能：对所述富钆镍基合金进行氧化处理，使得其中的部分第二相化合物ni5gd转化为钆氧化物。
2.如权利要求1所述富钆镍基合金加工性能改善方法，其特征在于，使用以下方法进行所述氧化处理：将待处理的富钆镍基合金置于氧含量不大于氧含量阈值的气氛中，在低于1260°c的温度下保温一段时间；所述氧含量阈值为恰好可使待处理的富钆镍基合金中的所有第二相化合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋力，付鑫，李志军，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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