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一種核工業(yè)用鋰鉛合金的制作方法

文檔序號:3275091閱讀:910來源:國知局
專利名稱:一種核工業(yè)用鋰鉛合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
一種核工業(yè)用鋰鉛合金,涉及一種用于核聚變反應(yīng)堆或?qū)嶒灮芈分械某醮翁砑踊?在線添加的鋰鉛合金。鋰鉛合金。
背景技術(shù)
鋰鉛合金在核聚變反應(yīng)堆中利用鋰在高能中子的轟擊下產(chǎn)生氫的同位素氚,氚與 海水中提取的氘發(fā)生核聚變反應(yīng)產(chǎn)生巨大的能量;而合金中的鉛反射中子、并將核聚變產(chǎn) 生的能量通過循環(huán)冷卻帶走。因此,鋰鉛合金成為核聚變堆中集氚增殖劑、中子倍增劑和冷 卻介質(zhì)三種功能為一體的關(guān)鍵材料,在核聚變領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。鋰鉛合金的制備存在著許多困難,如Li和Pb密度差別大(> 20倍),熔體易產(chǎn)生 成分重力偏析;金屬Li化學性質(zhì)極為活潑、容易爆炸,熔點低、易燒損揮發(fā);鋰含量的精確 控制難度較大;為防止鋰鉛合金中的雜質(zhì)元素在核聚變反應(yīng)嬗變產(chǎn)生放射性的核廢料、以 及雜質(zhì)元素對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕,希望能盡量減小雜質(zhì)元素的含量,提高合金的純度。中國專利公開號CN101440446A涉及一種鋰含量0. 68士0. 01% (wt.)的鋰鉛合金, 但該合金的成分范圍太狹窄,在實際的熔鑄過程中難以精確控制,需要開發(fā)成分范圍更寬 的鋰鉛合金及其制備方法。為降低鋰鉛合金熔液在核反應(yīng)堆中運行時對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕,一方面可以采用盡 量降低鋰鉛合金中雜質(zhì)的含量,減少對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕;另一方面通過降低鋰鉛合金中鋰 的含量,使鋰鉛合金的活潑性降低、危險程度減少,減少對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕。所以,鋰的含量 向著小于0.68% (wt.)的亞共晶鋰鉛方向發(fā)展,這有利于反應(yīng)堆的長期運行。鋰鉛合金產(chǎn)氚過程中不斷消耗鋰,需要在線添加鋰鉛合金。為減少添加過程中的 溫降和添加時間,希望鋰鉛在線添加量盡量少,這就需要鋰含量較高的鋰鉛合金,因此,鋰 的含量向著大于0.68% (wt.)的過共晶鋰鉛方向發(fā)展,這有利于在線添加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足,提供一種用于核工業(yè)領(lǐng)域的成 分范圍寬、適用性強的核工業(yè)用鋰鉛合金。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種核工業(yè)用鋰鉛合金,其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li 0. 37% -2. 18%,其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm,余量為鉛。本發(fā)明的合金采用高純度的鋰錠和鉛錠按照比例配制好,加入到真空爐中或密封 的高純坩堝中進行慢速加熱,在保護性氣氛下熔化、采用快速冷卻的方法鑄造成錠。本發(fā)明的合金的密度在9. 6-11. Og/cm3之間、熔點為234-239°C,可用于核反應(yīng)堆 或?qū)嶒灮芈分械某醮翁砑?,成分范圍寬、適用性強。
具體實施例方式一種核工業(yè)用鋰鉛合金,該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li 0. 37% -2. 18%,其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm,余量為鉛。實施例1 采用99. 99%的高純鋰錠和99. 999%的高純鉛錠,按照鋰含量0. 70%的重量百分 比進行配料。將需要熔煉的鋰和鉛混合好后在真空爐中熔煉,采用高純惰性坩堝并通入高 純保護氣氛,熔化澆注到鑄模中快速冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為0. 64% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為120wppm、合金的密度為10. 5g/cm3、熔點為235. 6°C、布氏硬度為18。該合金可用于 核反應(yīng)堆或?qū)嶒灮芈分械某醮翁砑?。實施?采用99. 99%的高純鋰錠和99. 999%的高純鉛錠,按照鋰含量2. 的重量百分 比進行配料。將需要熔煉的鋰和鉛混合好后在真空爐中熔煉,采用高純惰性坩堝并通入高 純保護氣氛,熔化澆注到鑄模中快速冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為1. 84% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為200wppm、合金的密度為9. 7g/cm3、熔點為238. 1°C、布氏硬度為16。該合金可用于 核反應(yīng)堆或?qū)嶒灮芈分械脑诰€添加。實施例3采用99%的鋰錠和99. 994%的鉛錠,按照鋰含量0. 50%的重量百分進行配比。將 需要熔煉的鋰和鉛混合好后在金屬坩堝中熔煉,通入高純保護氣氛,熔化后在坩堝中自然 冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為0. 46% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為800wppm、合金的密度為10. 8g/cm3、熔點為235. 9°C、布氏硬度為19。該合金可用于 核工業(yè)中的實驗回路。實施例4采用99%的鋰錠和99. 994%的鉛錠,按照鋰含量1. 40%的重量百分進行配比。將 需要熔煉的鋰和鉛混合好后在金屬坩堝中熔煉,通入高純保護氣氛,熔化后在坩堝中自然 冷卻成錠。按照上述配比制備的合金鋰含量為1. 23% (wt. % )、金屬雜質(zhì)和非金屬雜質(zhì)含量 總和為1200wppm、合金的密度為9. 9g/cm3、熔點為236. 5°C、布氏硬度為17。該合金可用于 核工業(yè)的實驗回路中在線添加。實施例5核工業(yè)用鋰鉛合金,該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li :0.37%,其雜質(zhì) 總含量為50wppm,余量為鉛;合金的密度為9. 9g/cm3、熔點為236°C、布氏硬度為17。該合 金可用于核工業(yè)的實驗回路中在線添加。實施例6核工業(yè)用鋰鉛合金,該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li 2. 18%,其雜質(zhì) 總含量為2000wppm,余量為鉛。合金的密度為9. 9g/cm3、熔點為235°C、布氏硬度為17。該 合金可用于核工業(yè)的實驗回路中在線添加。
權(quán)利要求
一種核工業(yè)用鋰鉛合金,其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li0.37%-2.18%,其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm,余量為鉛。
全文摘要
一種核工業(yè)用鋰鉛合金,涉及一種用于核聚變反應(yīng)堆或?qū)嶒灮芈分械某醮翁砑踊蛟诰€添加的鋰鉛合金。其特征在于該鋰鉛合金的質(zhì)量百分比化學成分為為Li0.37%-2.18%,其雜質(zhì)總含量為50-2000wppm,余量為鉛。本發(fā)明的合金的密度在9.6-11.0g/cm3之間、熔點為234-239℃,可用于核反應(yīng)堆或?qū)嶒灮芈分械某醮翁砑?,成分范圍寬、適用性強。
文檔編號C22C11/02GK101876013SQ201010207078
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者張英, 杜娟, 王松森, 肖陽, 趙衛(wèi)濤 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司
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