【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及事故容错燃料包壳用材料，尤其涉及一种事故容错燃料包壳用fecral合金粉末及其制备方法。
技术介绍
1、核反应堆燃料包壳是包容放射性物质的第一道安全屏障，其可靠性是核反应堆安全运行的重要保障。作为目前压水堆燃料组件主要商用材料，传统的锆合金燃料包壳在高温下会与水作用产生大量氢气，从而引发一系列爆炸，这也是导致福岛核事故的主要原因之一。为提高燃料包壳在严重事故工况下的固有安全性，目前启动了新一代事故容错燃料(atf)包壳的研发，为反应堆在严重事故工况下提供更大的安全余量，相关研究引起了广泛关注和重视。fecral基合金具备强度高、抗高温氧化性和抗辐照性强等优异的综合性能，已成为新一代atf包壳的重要候选材料。
2、由于核反应堆燃料包壳面临高温、高压、腐蚀和辐照等严苛的复杂服役环境，现有fecral合金的高温稳定性和力学性能等材料综合性能难以满足设计需求，高中子吸收截面引起的大量热中子损失是制约fecral合金发展和应用的主要问题之一，因此，提高fecral合金强度，以更薄的壁厚的燃料包壳满足力学性能要求是亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种事故容错燃料包壳用fecral合金粉末及其制备方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种事故容错燃料包壳用fecral合金粉末，包括元素fe、cr、al、mo、nb、y、nd、hf，其中它们在合金粉末中的质量百分比分别为：12.5％≤cr≤14.5％
3、优选地，元素mo和nb的总质量百分比满足：3.0％≤mo+nb≤4.0％。
4、优选地，元素mo和nb的总质量百分比与元素nd和hf的总质量百分比满足：(mo+nb)/(nd+hf)≥6。
5、优选地，y元素以y2o3形式引入。
6、一种上述事故容错燃料包壳用fecral合金粉末的制备方法，包括以下步骤：
7、s1、称料：以铬粉、铝粉、钼粉、铌粉、氧化钇粉末、钕粉、铪粉和铁粉为原料，原料之间的配比以其元素的质量百分比计：12.5％≤cr≤14.5％、4.5≤al≤6.0％、1.5％≤mo≤2.5％、1.0％≤nb≤1.5％、0.02％≤y≤0.05％、0.15％≤nd≤0.2％、0.15％≤hf≤0.25％，余量为fe；
8、s2、混料：在惰性气体下，氧气含量小于20ppm，将各原料混合均匀；
9、s3、机械合金化处理：对混合原料进行机械合金化处理，得到机械合金化粉末；
10、s4、筛分处理：将机械合金化粉末进行筛分，得到fecral合金粉末。
11、优选地，s1步骤中，氧化钇粉末的粒径小于60nm。
12、优选地，s2步骤中，惰性气体为氩气或氦气；各原料在15-25r/min的转速下混合18-30h。
13、优选地，s3步骤中，机械合金化处理为高能球磨或等离子球磨；机械合金化处理中，转速为150-250r/min，球磨时间为12-18h，球料比为(10-14):1。
14、优选地，s4步骤中，fecral合金粉末的粒径为25-60μm。
15、优选地，制备方法还包括以下步骤：
16、s5、烧结处理：将fecral合金粉末在1000-1200℃温度和40-50mpa压力下进行烧结4-10min，得到fecral合金材料。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术在合金的主要组成元素fe、cr、al的基础上添加了元素mo、nb、y和稀土元素nd和hf，通过控制cr、al元素含量，保证材料基本力学性能及抗氧化能力；通过添加适量的元素mo、nb、y和稀土元素nd和hf，使合金中形成均匀弥散的细小第二相粒子，提高合金力学性能；通过控制元素mo、nb和元素nd、hf之间的含量配比，避免细小的第二相粒子在长期高温影响下发生粗化而导致力学性能降低。
19、本专利技术通过粉末冶金的方法制备ods fecral合金，合金元素的添加起到细化晶粒尺寸的作用，利用粉末原料制备合金可控制晶粒取向分布，从而控制晶粒尺寸及取向分布，大大增强了合金的耐磨性能；通过制备方法优化，有效实现原料粉末的均匀混合及合金化，通过控制氧含量来控制原料粉末暴露在空气对于杂质含量的影响；合金的微观结构中形成细小弥散分布的第二相粒子，显著提高了合金的力学性能。本专利技术制备的fecral合金具有良好的常温和高温力学性能以及优异的抗高温氧化性能和耐磨性能，能够满足新一代燃料包壳的设计要求。
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1.一种事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末，其特征在于，包括元素Fe、Cr、Al、Mo、Nb、Y、Nd、Hf，其中它们在合金粉末中的质量百分比分别为：12.5％≤Cr≤14.5％、4.5≤Al≤6.0％、1.5％≤Mo≤2.5％、1.0％≤Nb≤1.5％、0.02％≤Y≤0.05％、0.15％≤Nd≤0.2％、0.15％≤Hf≤0.25％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末，其特征在于，元素Mo和Nb的总质量百分比满足：3.0％≤Mo+Nb≤4.0％。
3.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末，其特征在于，元素Mo和Nb的总质量百分比与元素Nd和Hf的总质量百分比满足：(Mo+Nb)/(Nd+Hf)≥6。
4.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末，其特征在于，Y元素以Y2O3形式引入。
5.一种权利要求1至4任一项所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的事故容错燃料
7.根据权利要求5所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，惰性气体为氩气或氦气；各原料在15-25r/min的转速下混合18-30h。
8.根据权利要求5所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，所述机械合金化处理为高能球磨或等离子球磨；所述机械合金化处理中，转速为150-250r/min，球磨时间为12-18h，球料比为(10-14):1。
9.根据权利要求5所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述FeCrAl合金粉末的粒径为25-60μm。
10.根据权利要求5所述的事故容错燃料包壳用FeCrAl合金粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种事故容错燃料包壳用fecral合金粉末，其特征在于，包括元素fe、cr、al、mo、nb、y、nd、hf，其中它们在合金粉末中的质量百分比分别为：12.5％≤cr≤14.5％、4.5≤al≤6.0％、1.5％≤mo≤2.5％、1.0％≤nb≤1.5％、0.02％≤y≤0.05％、0.15％≤nd≤0.2％、0.15％≤hf≤0.25％，余量为fe。
2.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用fecral合金粉末，其特征在于，元素mo和nb的总质量百分比满足：3.0％≤mo+nb≤4.0％。
3.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用fecral合金粉末，其特征在于，元素mo和nb的总质量百分比与元素nd和hf的总质量百分比满足：(mo+nb)/(nd+hf)≥6。
4.根据权利要求1所述的事故容错燃料包壳用fecral合金粉末，其特征在于，y元素以y2o3形式引入。
5.一种权利要求1至4任一项所述的事故容错燃料包壳用fecral合金粉末的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：马大海，李克，吴文华，刘浩，陈利平，陈永林，
申请(专利权)人：阳江核电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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