一种耐高温硝酸腐蚀锆合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于锆基合金材料制备技术领域，具体公开了一种耐高温硝酸腐蚀锆合金及其制备方法和应用，所述锆合金按质量百分含量计，由Nb：0.2%～3.0%、Hf：1.0%～3.0%、Ti：0.2%～3.0%及杂质控制元素组成，余量为Zr，其制备方法依次包括配料熔炼（真空自耗电弧熔炼≥3次）、锻造（开坯温度1050±20℃，终锻温度≥800℃）、两火次热轧（650±20℃，单道次变形量10%～15%）、表面处理及真空退火，通过工艺参数控制实现组织均匀化与应力消除。本发明专利技术解决了现有锆合金在高温硝酸环境中应力腐蚀开裂、成本高及成分控制难等问题，其提供的锆合金具备优异的耐高温腐蚀性能，尤其适用于乏燃料后处理关键设备，以提升核燃料闭式循环安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锆基合金材料制备，具体涉及一种耐高温硝酸腐蚀锆合金及其制备方法和应用。

技术介绍

1、核电作为清洁、高效、低排放的绿色能源，在全球能源转型中扮演着关键角色，其在国家能源结构中的占比持续攀升。近年来，随着各国核电产业复苏，核燃料需求与乏燃料产生量同步激增。因此，为了考虑核电的可持续发展，核电行业走可循环再利用的核燃料闭式循环路线。

2、其中，在核电运行过程中乏燃料（使用过的具有辐照辐射的核燃料）的产生是必不可少的，其有效管理和安全处理变的越来越重要。后处理技术是确保可再利用u元素和pu元素回收和减少乏燃料中放射性废物含量的其关键环节之一，其乏燃料后处理关键设备长期处于强氧化性及强辐射性的高温硝酸环境中，因此对其选材的耐硝酸腐蚀性能和抗辐射性能提出了严苛要求。锆合金由于其具备优异的抗腐蚀性能、良好的机械强度及在腐蚀环境中迅速形成具有保护性的氧化膜，成为乏燃料后处理关键设备的理想材料之一。

3、目前，法国在乏燃料后处理领域处于国际领先地位，其广泛应用的zr-702锆合金虽具备良好的均匀腐蚀抗性，但在沸腾硝酸环境中存在应力腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种耐高温硝酸腐蚀锆合金，其特征在于，所述锆合金按质量百分含量计，由下列成分组成：Nb：0.2%～3.0%，Hf：1.0%～3.0%，Ti：0.2%～3.0%，Fe≤0.15%，Cr≤0.1%，余量为Zr以及不可避免的杂质元素，并控制杂质中O≤0.1%，C≤0.01%，H≤0.01%，N≤0.01%。

2.根据权利要求1所述的耐高温硝酸腐蚀锆合金，其特征在于，所述锆合金按质量百分含量计，由下列成分组成：Nb：0.5%～1.5%，Hf：2.0%～2.5%，Ti：0.5%～1.0%，Fe≤0.05%，Cr≤0.01%，余量为Zr以及不可避免的杂质元素，并控制杂质中O≤0.05...

【技术特征摘要】

1.一种耐高温硝酸腐蚀锆合金，其特征在于，所述锆合金按质量百分含量计，由下列成分组成：nb：0.2%～3.0%，hf：1.0%～3.0%，ti：0.2%～3.0%，fe≤0.15%，cr≤0.1%，余量为zr以及不可避免的杂质元素，并控制杂质中o≤0.1%，c≤0.01%，h≤0.01%，n≤0.01%。

2.根据权利要求1所述的耐高温硝酸腐蚀锆合金，其特征在于，所述锆合金按质量百分含量计，由下列成分组成：nb：0.5%～1.5%，hf：2.0%～2.5%，ti：0.5%～1.0%，fe≤0.05%，cr≤0.01%，余量为zr以及不可避免的杂质元素，并控制杂质中o≤0.05%，c≤0.001%，h≤0.001%，n≤0.001%。

3.根据权利要求2所述的耐高温硝酸腐蚀锆合金，其特征在于，所述锆合金在温度为90℃且浓度为6mol/l的硝酸溶液中，均匀腐蚀速率小于0.008mm/a。

4.一种如权利要求1～3任意一项所述的耐高温硝酸腐蚀锆合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的耐高温硝酸腐蚀锆合金的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述配料时zr元素和hf元素采用含hf的工业级海绵锆，nb元素使用zr-nb中间合...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏统宇，田锋，严宝辉，范清松，李东，袁波，李宇力，周宣，孙涛涛，
申请(专利权)人：西安西部新锆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：