一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，該方法為：一、將鉿鑄錠加熱后保溫，然后進(jìn)行第一次擠壓，得到一次擠壓鉿圓棒坯；二、第一階段退火處理；三、將一次擠壓鉿圓棒坯加熱后保溫，然后進(jìn)行第二次擠壓，得到二次擠壓鉿圓棒坯；四、第二階段退火處理；五、對(duì)二次擠壓鉿圓棒坯進(jìn)行孔型軋制，得到半成品鉿方坯；六、第三階段退火處理；七、對(duì)半成品鉿方坯進(jìn)行張力矯直，得到核反應(yīng)堆用鉿方棒。本發(fā)明采用多次擠壓開坯工藝取代傳統(tǒng)的鍛造開坯工藝，變形量大，芯部晶粒破碎充分，內(nèi)外部變形一致性好，從而能夠大大提高成品腐蝕性能和320℃高溫延伸率指標(biāo)，并可提高性能均勻性。
【專利說(shuō)明】一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉿材加工制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鉿具有十分優(yōu)異的核性能，其熱中子俘獲截面可達(dá)到100巴以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 其他材料。同時(shí)，鉿的機(jī)械加工性能和抗腐蝕性能也很優(yōu)秀。憑借以上突出特性，金屬鉿是 原子能工業(yè)中最重要的材料之一，具有不可替代性，其常被用作核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)、包覆和控 制體部件。
[0003] 隨著原子能工業(yè)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)與使用方對(duì)核反應(yīng)堆用鉿加工材的各項(xiàng)性能， 尤其是高溫力學(xué)性能延伸率、腐蝕性能指標(biāo)值及均勻性提出了很高要求，以保證鉿材可長(zhǎng) 期在核反應(yīng)堆高溫、高壓、核輻照工況下穩(wěn)定服役。
[0004] 核反應(yīng)堆用鉿方棒的傳統(tǒng)制造方法主要為鍛造并配以真空退火的工藝路線，傳統(tǒng) 制造方法缺點(diǎn)如下：第一，鍛造方式較擠壓方式，變形較差，單道次加工率小，表面變形嚴(yán) 重，易出現(xiàn)微裂紋缺陷。同時(shí)，鍛造時(shí)，坯料芯部變形不充分，導(dǎo)致成品高溫力學(xué)性能延伸 率、腐蝕性能數(shù)值低，均勻性差；第二，鍛造方式生產(chǎn)的方棒尺寸不精確，達(dá)不到高精度尺寸 要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核反應(yīng)堆用 鉿方棒的制備方法。該方法采用多次擠壓開坯工藝取代傳統(tǒng)的鍛造開坯工藝，擠壓工藝較 鍛造工藝單道次變形量大，芯部晶粒破碎充分，內(nèi)外部變形一致性好，從而能夠大大提高成 品腐蝕性能和320°c高溫延伸率指標(biāo)，并可提高性能均勻性。采用該方法制備的核反應(yīng)堆用 鉿方棒與傳統(tǒng)工藝方法制備的鉿方棒相比，延伸率和腐蝕性能指標(biāo)均提高15 %以上，且性 能均勻性良好，產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)與使用要求。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備 方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一、將直徑為125mm?145mm的鉿鑄錠加熱至溫度為900°C?1150°C后保溫 Ih?2h，然后對(duì)保溫后的鉿鑄錠進(jìn)行第一次擠壓，得到一次擠壓鉿圓棒坯；所述第一次擠 壓的擠壓比為3?4;
[0008] 步驟二、將步驟一中所述一次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第一階段退火 處理；
[0009] 步驟三、將步驟二中經(jīng)第一階段退火處理后的一次擠壓鉿圓棒坯加熱至溫度為 1000°C?1200°C后保溫Ih?2h，然后對(duì)保溫后的一次擠壓鉿圓棒坯進(jìn)行第二次擠壓，得到 二次擠壓鉿圓棒坯；所述第二次擠壓的擠壓比為8?11 ;
[0010] 步驟四、將步驟三中所述二次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第二階段退火 處理；
[0011] 步驟五、采用孔型軋機(jī)對(duì)步驟四中經(jīng)第二階段退火處理后的二次擠壓鉿圓棒坯進(jìn) 行孔型軋制，得到邊長(zhǎng)為16mm?20mm的半成品鉿方坯，所述孔型軋制的總加工率為20 %? 50% ；
[0012] 步驟六、將步驟五中所述半成品鉿方坯置于真空退火爐中進(jìn)行第三階段退火處 理；
[0013] 步驟七、對(duì)步驟六中經(jīng)第三階段退火處理后的半成品鉿方坯進(jìn)行張力矯直，得到 邊長(zhǎng)為16mm?20mm的核反應(yīng)堆用鉿方棒。
[0014] 上述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟一中第一次擠壓完 成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余熱將一次擠壓鉿圓棒矯直至直線度< 3mm/m。
[0015] 上述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟二中所述第一階段 退火處理的溫度為750°C?850°C，第一階段退火處理的時(shí)間為Ih?2h，第一階段退火處理 的真空度不大于lXl〇_2Pa。
[0016] 上述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟三中第二次擠壓完 成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余熱將二次擠壓鉿圓棒坯矯直至直線度< 3mm/m。
[0017] 上述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟四中所述第二階段 退火處理的溫度為600°C?650°C，第二階段退火處理的時(shí)間為Ih?2h，第二階段退火處理 的真空度不大于lXl〇_2Pa。
[0018] 上述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟六中所述第三階段 退火處理的溫度為600°C?700°C，第三階段退火處理的時(shí)間為Ih?2h，第三階段退火處理 的真空度不大于lXl〇_2Pa。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 1、本發(fā)明采用多次擠壓開坯工藝取代傳統(tǒng)的鍛造開坯工藝，擠壓工藝較鍛造工藝 單道次變形量大，芯部晶粒破碎充分，內(nèi)外部變形一致性好，從而能夠大大提高成品腐蝕性 能和320°C尚溫延伸率指標(biāo)，并可提尚性能均勾性。
[0021] 2、本發(fā)明采用方孔型軋制工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鍛造工藝，有利于提高方棒尺寸精度及 表面質(zhì)量。
[0022] 3、傳統(tǒng)鍛造工藝制備的鉿方棒尺寸偏差不小于± 1mm，采用本發(fā)明方法制備的核 反應(yīng)堆用鉿方棒的邊長(zhǎng)為16mm?20mm，精度高，尺寸偏差不超過(guò)±0. 5mm。
[0023] 4、采用本發(fā)明方法制備的核反應(yīng)堆用鉿方棒與傳統(tǒng)工藝方法制備的鉿方棒相比， 延伸率和腐蝕性能指標(biāo)均提高15%以上，且性能均勻性良好，產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)與使用要求。
[0024] 下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】 [0025] 實(shí)施例1
[0026] 步驟一、將直徑為125mm的鉿鑄錠加熱至溫度為900°C，保溫lh，然后將保溫后的 鉿鑄錠裝入擠壓筒直徑為130mm的擠壓機(jī)中進(jìn)行第一次擠壓，得到直徑為75mm的一次擠壓 鉿圓棒坯，所述第一次擠壓的擠壓比為3,第一次擠壓完成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余 熱將一次擠壓鉿圓棒矯直至直線度< 3mm/m;
[0027] 步驟二、將步驟一中矯直后的一次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第一階段 退火處理；所述第一階段退火處理的溫度為850°C，第一階段退火處理的時(shí)間為I. 5h，第一 階段退火處理的真空度不大于IXKT2Pa;
[0028] 步驟三、將步驟二中經(jīng)第一階段退火處理后的一次擠壓鉿圓棒坯加熱至溫度為 1150°C，保溫lh，然后將保溫后的一次擠壓鉿圓棒坯裝入擠壓筒直徑為80mm的擠壓機(jī)中進(jìn) 行第二次擠壓，得到直徑為28_的二次擠壓鉿圓棒坯，所述第二次擠壓的擠壓比為8. 16， 第二次擠壓完成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余熱將二次擠壓鉿圓棒坯矯直至直線度 < 3mm/m；
[0029] 步驟四、將步驟三中所述二次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第二階段退火 處理；所述第二階段退火處理的溫度為650°C，第二階段退火處理時(shí)間為lh，第二階段退火 處理的真空度不大于IXKT2Pa;
[0030] 步驟五、采用孔型軋機(jī)對(duì)步驟四中經(jīng)第二階段退火處理后的二次擠壓鉿圓棒坯進(jìn) 行方孔型軋制，得到邊長(zhǎng)為18_的半成品鉿方坯；所述孔型軋制總加工率為47. 4% ;
[0031] 步驟六、將步驟五中所述半成品鉿方坯置于真空退火爐中進(jìn)行第三階段退火處 理；所述第三階段退火處理的溫度為600°C，第三階段退火處理時(shí)間為I. 5h，第三階段退火 處理的真空度不大于IXKT2Pa;
[0032] 步驟七、對(duì)步驟六中經(jīng)第三階段退火處理后的半成品鉿方坯進(jìn)行張力矯直，最終 得到邊長(zhǎng)為18_的核反應(yīng)堆用鉿方棒。
[0033] 本實(shí)施例制備的核反應(yīng)堆用鉿方棒的性能測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0034] 表1本發(fā)明實(shí)施例1的核反應(yīng)堆用鉿方棒性能測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： 步驟一、將直徑為125mm?145mm的鉿鑄錠加熱至溫度為900°C?1150°C后保溫lh? 2h，然后對(duì)保溫后的鉿鑄錠進(jìn)行第一次擠壓，得到一次擠壓鉿圓棒坯；所述第一次擠壓的擠 壓比為3?4 ; 步驟二、將步驟一中所述一次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第一階段退火處 理； 步驟三、將步驟二中經(jīng)第一階段退火處理后的一次擠壓鉿圓棒坯加熱至溫度為 1000°C?1200°C后保溫lh?2h，然后對(duì)保溫后的一次擠壓鉿圓棒坯進(jìn)行第二次擠壓，得到 二次擠壓鉿圓棒坯；所述第二次擠壓的擠壓比為8?11 ; 步驟四、將步驟三中所述二次擠壓鉿圓棒坯置于真空退火爐中進(jìn)行第二階段退火處 理； 步驟五、采用孔型軋機(jī)對(duì)步驟四中經(jīng)第二階段退火處理后的二次擠壓鉿圓棒坯進(jìn)行 孔型軋制，得到邊長(zhǎng)為16mm?20mm的半成品鉿方坯，所述孔型軋制的總加工率為20%? 50% ； 步驟六、將步驟五中所述半成品鉿方坯置于真空退火爐中進(jìn)行第三階段退火處理； 步驟七、對(duì)步驟六中經(jīng)第三階段退火處理后的半成品鉿方坯進(jìn)行張力矯直，得到邊長(zhǎng) 為16mm?20mm的核反應(yīng)堆用鉿方棒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟一 中第一次擠壓完成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余熱將一次擠壓鉿圓棒矯直至直線度 < 3mm/m〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟二中 所述第一階段退火處理的溫度為750°C?850°C，第一階段退火處理的時(shí)間為lh?2h，第一 階段退火處理的真空度不大于lXl(T2Pa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟三 中第二次擠壓完成后，采用輥式矯直機(jī)，利用擠壓余熱將二次擠壓鉿圓棒坯矯直至直線度 < 3mm/m〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟四中 所述第二階段退火處理的溫度為600°C?650°C，第二階段退火處理的時(shí)間為lh?2h，第二 階段退火處理的真空度不大于lXl(T2Pa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核反應(yīng)堆用鉿方棒的制備方法，其特征在于，步驟六中 所述第三階段退火處理的溫度為600°C?700°C，第三階段退火處理的時(shí)間為lh?2h，第三 階段退火處理的真空度不大于lXl(T2Pa。
【文檔編號(hào)】B21C23/08GK104492849SQ201410714543
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】宜楠, 張錄強(qiáng), 劉楊, 權(quán)振興, 武宇, 趙鴻磊, 孫毅, 曾蜀發(fā), 鄭學(xué)軍, 邢健, 王艷, 惠紅衛(wèi) 申請(qǐng)人:西安諾博爾稀貴金屬材料有限公司