一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料制造技术

本发明专利技术属于锆基合金材料，具体公开一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，它包括以下成分：Ｆｅ的重量百分比含量０．１～１．８％，Ｃｒ的重量百分比含量为０．１～１．８％，Ｃ含量小于１５０μｇ／ｇ，Ｎ含量小于或等于５０μｇ／ｇ，余量为Ｚｒ。本发明专利技术的锆合金材料在５００℃、１０．３ＭＰａ的高温过热水蒸汽中的耐腐蚀性能大大优于常规锆合金的（例如本发明专利技术锆合金的３６０小时腐蚀试验增重为７５～８０ｍｇ／ｄｍ↑［２］，而Ｎ１８锆合金的为２３０ｍｇ／ｄｍ↑［２］，Ｚｒ－４锆合金５０小时腐蚀试验的增重为３７００ｍｇ／ｄｍ↑［２］。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锆基合金材料，具体涉及一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合 金材料。
技术介绍
反应堆发展的总趋势是朝着提高燃料燃耗从而降低燃料循环成本、提高 运行温度从而提高热效率和提高安全可靠性的方向发展，因此对反应堆关键 核心部件燃料元件的包壳材料锆合金的性能提出了更高的要求。反应堆中冷 却剂的运行温度越高，核能驱动和发电的热效率亦就越高，如果把运行温度从目前水冷堆的约30(TC提高到400 50(rC，甚至到超临界水温度，核动力 的热效率就可能提高很多。但是运行温度越高，就要求包壳材料等堆芯结构 材料的性能越高。常规锆合金(Zr-4、 Zr-2.5Nb、 M5、 N18、 N36、 ZIRLO、 E635等)不能满足40(TC 50(TC高温高压水的耐腐蚀性能要求，因而需要研究开发高温锆 a会O亚o常规锆合金成分中一般含有少量Nb、 Sn、 Fe、 Cr、 Cu等合金元素，没 有只含有Fe、 Cr的锆合金。例如Zr-4合金含有1.5M的Sn， 0.22%的Fe和 0.1%的Cr; Zr-2.5Nb合金含有2.5%的Nb;M5锆合金含有1.0%Nb; N18锆合 金含有0.35%Nb; N36合金含有1.0%Nb和1.0%的Sn以及0.35%Fe; ZIRLO 锆合金含有1.0的Nb， 1.0%的Sn禾卩0.1%的Fe;E635锆合金含有1.0%的 Nb,1.2。/。的Sn和0.4%的Fe。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，在50 0°C、 10.3MPa的高温过热水蒸汽中，具有良好的耐腐蚀性能。实现本专利技术目的的技术方案 一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料， 它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.1 1.8%， Cr的重量百分比含量为 0.1 1.8%， C含量小于150Pg/g， N含量小于或等于50;ig/g，其余杂质含量符合目前核用锆合金的标准，余量为Zr。所述的Fe的重量百分比含量0.2~1.0%， Cr的重量百分比含量为 0.2 1.0%， C含量小于150iig/g， N含量小于或等于50iig/g，其余杂质含量 符合目前核用锆合金的标准，余量为Zr。所述的Fe的重量百分比含』 量小于150Pg/g， N含量小于或 合金的标准，余量为Zr。所述的Fe的重量百分比含J 量小于150wg/g， N含量小于或 合金的标准，余量为Zr。本专利技术的有益效果在于该锆合金材料在50CTC、 10.3MPa的高温过热水 蒸汽中的耐腐蚀性能大大优于常规锆合金的(例如本专利技术锆合金的360小时 腐蚀试验增重为75~80 mg/dm 而N18锆合金的为230 mg/dm2， Zr-4锆合金 50小时腐蚀试验的增重为3700 mg/dm2。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术所提供的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金 材料作进一步详细说明。一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，它包括以下成分Fe的重量 百分比含量0.1 1.8%， Cr的重量百分比含量为0.1 1.8%， C含量小于150w g/g， N含量小于或等于50wg/g，其余杂质含量符合目前核用锆合金的标准， 余量为Zr。本专利技术所提供的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆了合金材料Zr-Fe-Cr锆 合金的组分优选的重量百分比含量范围如下述表1所示表l Zr-Fe-Cr锆合金的组分优选重量百分比含量范围<table>table see original document page 4</column></row><table>本专利技术所提供的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料Zr-Fe-Cr锆合匱0.4 %， Cr的重量百分比含量为0.6%， C含 等于50;ig/g，其余杂质含量符合目前核用锆匱1.0 %， Cr的重量百分比含量为0.6%， C含 等于50Pg/g，其余杂质含量符合目前核用锆金的组分如下述表2所示:表2 Zr-Fe-Cr锆合金的组分<table>table see original document page 5</column></row><table>上述耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料采用以下方法进行制备，具体包括以下步骤(1) 用核级海绵锆和核级纯金属原料按上述配方配料，压制成电极后用 真空自耗电弧炉熔炼成锭，为保证成份均匀，合金锭锻造加工重新制成电极， 再进行一次熔炼，制成合金锭；(2) 将上述合金锭在750 110(TC的高温下进行锻造加工或挤压制成坯 材；坯材再经过1000 110(TCe相加热均匀化处理，然后进行淬火；(3) 将淬火后的坯材进行多次冷轧，并在低于600。C下进行中间退火， 制成管材或板材；最后制品经过58(TC再结晶退火处理，制得上述的一种耐 高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料。本专利技术所提供的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆的合金材料Zr-Fe-Cr锆 合金，在50(TC、 10.3MPa的高温过热蒸汽中进行的腐蚀增重试验结果如下述 表3所示表3 500°C、 10. 3MPa高温过热水蒸汽中的腐蚀增重号FeCrC 注1N 注2Zr其余杂质(mg/dm" 注310.40.6〈150《50余量符合目前 核用锆合 金的标准65 (50h)21.00.6〈150《50錢80 (360h) 120 (800h)Zr-4锆合金3700 (50h)N18锆合金230 (360h)注l:Pg/g,注2:Pg/g,注3: 500°C、 10.3MPa高温过热水蒸汽中腐蚀试验后的腐蚀增重。权利要求1.一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，其特征在于它包括以下成分Fe的重量百分比含量0.1～1.8％，Cr的重量百分比含量为0.1～1.8％，C含量小于150μg/g，N含量小于或等于50μg/g，余量为Zr。2. 根据权利要求1所述的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，其 特征在于所述的Fe的重量百分比含量0.2~1.0%， Cr的重量百分比含量为 0.2 1.0%， C含量小于150^g/g， N含量小于或等于50wg/g，余量为Zr。3. 根据权利要求1或2所述的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料， 其特征在于所述的Fe的重量百分比含量0.2 0.6%， Cr的重量百分比含量 为0.2~0.6%， C含量小于150iig/g， N含量小于或等于50wg/g，余量为Zr。4. 根据权利要求1或2所述的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料， 其特征在于所述的Fe的重量百分比含量0.4 %， Cr的重量百分比含量为 0.6%， C含量小于150iig/g， N含量小于或等于50iJg/g，余量为Zr。5. 根据权利要求3所述的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，其 特征在于所述的Fe的重量百分比含量0.4%，0"的重量百分比含量为0.6%， C含量小于150iJg/g， N含量小于或等于50"g/g，余量为Zr。6. 根据权利要求1或2所述的一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料， 其特征在于所述的Fe的重量百分比含量1.0 %， Cr的重量百分比含量为 0.6%， C含量小于150"g/g， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温过热水蒸气腐蚀的锆合金材料，其特征在于：它包括以下成分：Ｆｅ的重量百分比含量０．１～１．８％，Ｃｒ的重量百分比含量为０．１～１．８％，Ｃ含量小于１５０μｇ／ｇ，Ｎ含量小于或等于５０μｇ／ｇ，余量为Ｚｒ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应诗浩，王均，王晓敏，熊计，范洪远，苗志，谭军，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]