專利名稱:用于核燃料包復(fù)層的含鈮鋯合金的制作方法
本申請是申請日為2000年3月14日，名稱為“用于核燃料包復(fù)層的含鈮鋯合金”，申請?zhí)枮?0102990.8的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及有優(yōu)良的耐腐蝕性能的含鈮鋯(Zr)合金。特別是涉及用于核燃料包復(fù)層或包復(fù)層的含鈮鋯合金。
由于其較小的中子吸收橫截面、出色的耐腐蝕性和良好的機械強度，鋯合金被廣泛用作燃料棒的包復(fù)層和核反應(yīng)堆堆芯的結(jié)構(gòu)元件。眾所周知，鈮除了能用于改進(jìn)耐腐蝕性和降低對氫的吸收，還能用于提高機械強度和蠕變特性。因此，最近開發(fā)的用于核燃料包復(fù)層的鋯合金其特征在于含有鈮。然而，由于鋯合金中的鈮含量過剩會影響耐腐蝕性和氫的吸收，而鋯合金中的鈮含量過剩又取決于合金的加工條件，因此需要優(yōu)化熱處理條件。
作為用于核燃料包復(fù)層的含鈮鋯合金的現(xiàn)有技術(shù)，US5,254,308公開了一種鋯合金，其中降低了錫的含量，并且含有鈮和鐵以保持該合金的強度。該合金包含0.45-0.75重量％(一般0.6重量％)的錫，0.4-0.53重量％(一般0.45重量％)的鐵，0.2-0.3重量％(一般0.25重量％)的鉻，0.3-0.5重量％(一般0.45重量％)的鈮，0.012-0.03重量％(一般0.02重量％)的鎳，50-200ppm(一般100ppm)的硅和1000-2000ppm(一般1600ppm)的氧。并且鐵/鉻比是1.5，鈮的含量根據(jù)鐵的含量來決定，其中鈮的含量會影響氫的吸收。通過控制鈮、硅、碳和氧的量可獲得具有良好耐腐蝕性和強度的合金。
為了提高耐腐蝕性和氫吸收抗性，US5,334,345公開的合金包含1.0-2.0wt％的錫，0.07-0.70重量％的鐵，0.05-0.15重量％的鉻，0.16-0.40重量％的鎳，0.015-0.03重量％(一般0.015-0.20重量％)的鈮，0.002-0.05重量％(一般0.015-0.05重量％)的硅和900-1600ppm的氧。
US5,336,690中主要是控制錫、氮和鈮的量，其公開的合金中包含0-1.5重量％(一般0.6重量％)的錫，0-0.24重量％(一般0.12重量％)的鐵，0-0.15重量％(一般0.10重量％)的鉻，0-2300ppm的氮，50-200ppm(一般100ppm)的硅，0-1600ppm(一般1200ppm)的氧和0-0.5重量％(一般0.45重量％)的鈮。
公開于US5,211,774中的鋯合金被研制用來提高在中子照射環(huán)境中的延展性、蠕變強度和耐腐蝕性，該合金包含0.8-1.2wt％的錫，0.2-0.5重量％(一般0.35重量％)的鐵，0.1-0.4重量％(一般0.25重量％)的鉻，0-0.6重量％的鈮，50-200ppm(一般50ppm)的硅和90-1800ppm(一般1600ppm)的氧。其目的在于通過控制硅的量，減少氫的吸收，并降低隨著合金加工條件的變化耐腐蝕性變化的程度。
EP195,155公開的鋯合金包含0.1-0.3wt％的錫，0.05-0.2重量％的鐵，0.05-0.4重量％的鈮，0.03-0.1重量％的鉻、鎳或鉻和鎳，和一層雙聯(lián)式燃料包復(fù)層。在該合金中，鐵+鉻+鎳的量不能超過0.25％并且氧的含量在300-1200ppm。
為了提高在劇烈燃燒中的耐腐蝕性，EP468,093或US5,080,861公開了一種鋯合金，包含0-0.6wt％的鈮，0-0.2重量％的銻，0-0.2重量％的碲，0.5-1.0重量％的錫，0.18-0.24重量％的鐵，0.07-0.13重量％的鉻，900-2000ppm的氧，0-70ppm的鎳和0-200ppm的碳。在該合金中，沉淀物的大小限制在1200-1800埃，并且還可包括最多0.2重量％的鉍(Bismuth)代替碲(Tellurium)或銻(Antimony)。
EP345,531中提出一種與上述專利具有相似組成的鋯合金。該合金包含0-0.6wt％的鈮，0-0.1重量％的鉬，1.2-1.7重量％的錫，0.07-0.24重量％的鐵，0.05-0.13重量％的鉻，0-0.08重量％的鎳和900-1800ppm的氧。
EP532,830中的鋯合金提高了耐腐蝕性、在輻照下的穩(wěn)定性、機械強度和蠕變抗性。該合金包含0-0.6wt％的鈮，0.8-1.2重量％的錫，0.2-0.5重量％(一般0.35重量％)的鐵，0.1-0.4重量％(一般0.25重量％)的鉻，50-200ppm(一般100ppm)的硅；和900-1800ppm(一般1600ppm)的氧。
FR2,624,136中的鋯合金含有鈮和釩，該合金包含0.1-0.35wt％的鐵，0.1-0.4重量％的釩，0.05-0.3重量％的氧，0-0.25重量％的錫和0-0.25重量％的鈮并且釩/鐵比大于0.5。這一專利還公開了該合金的最佳制造方法。
為了提高機械強度和結(jié)點的耐腐蝕性，JP 62,180,027公開的鋯合金含有1.7-2.5wt％的鈮，0.5-2.2重量％的錫，0.04-1.0重量％的鐵。在該合金中，鐵和鉬的含量限于0.2-1.0重量％。
為了提高結(jié)點的耐腐蝕性，JP 2,213,437除了鋯-錫-鐵-釩合金外還公開了一種含鈮合金。該合金含有0.25-1.5重量％的鋯合金，0.15-1.0重量％的鈮和鐵，和0.25-1.5重量％的鋯合金，0.5-1.0重量％的鈮，0.05-0.15重量％的錫和鎳。
JP 62,207,835公開了一種基于鋯-鈮-錫的合金，該合金含有0.2到2.0重量％的鋯，0.5到3.0重量％的鈮，900到2500ppm的錫和氧。
JP 62,297,449公開了一種合金組合物，為了改善其耐腐蝕性，延展性和強度，其含有1到2.5重量％的鈮，0.5到2.0重量％的錫，0.1到1.0重量％的鉬，鉬+鈮的范圍為1.5到2.5重量％，并且在α+β或β區(qū)采用了固溶處理。
在JP 62,180,027中提出了一種鋯合金，除了含有鐵外，其組成與上述專利的類似。合金含有1.7到2.5重量％的鈮，0.5到2.0重量％的錫，0.04到1.0重量％的鐵和0.2到1.0重量％的鉬，其中鐵和鉬的總量為0.2到1.0重量％。
USP 4,863,685，4,986,975，5,024,809和5,026,516公開了一種鋯合金，該合金含有0.5到2.0重量％的錫，和其它0.5到1.0重量％的溶質(zhì)元素。所述合金含有0.09到0.16重量％的氧。尤其，在USP 4,863,685公開的合金含除了錫之外的其它溶質(zhì)元素，例如，鉬，碲和它們的混合，或鈮-碲，鈮-鉬。在USP 4,986,975公開的合金組合物含有溶質(zhì)元素，例如0.24到0.40重量％的銅、鎳、鐵等，在合金中所含的銅應(yīng)大于0.05重量％。
在USP5,024,809和5,026,516公開的合金，含有鉬，鈮，碲等作為溶質(zhì)元素。溶質(zhì)元素的量被限制在0.5到1.0重量％，與USP 4,863,685的相同。添加0.5到2.5％重量的鉍或鉍+錫。
USP 4,938,920公開了一種合金，與鋯合金-4相比，其耐腐蝕性更好，其中，錫的量降低到0到0.8重量％，釩為0到0.3重量％，鈮為0到1重量％。在該合金中，加入0.2到0.8重量％的鐵，0到0.4重量％的鉻，鐵、鉻和釩的總量限制在0.25到1.0重量％。另外，氧的量為1000到1600 ppm。合金含有0.8重量％的錫-0.22重量％的鐵-0.11重量％的鉻-0.14重量％的氧，0.4重量％鈮-0.67重量％鐵-0.33重量％鉻-0.15重量％的氧，0.75重量％的鐵-0.25重量％的釩-0.1重量％的氧或0.25重量％的錫-0.2重量％的鐵-0.15％釩-0.1重量％的氧，在400℃蒸氣條件下200天表現(xiàn)出比鋯合金-4高60％的耐腐蝕性和與鋯合金-4類似的抗張強度。
在USP 4,963,323或JP 1,188,646中對先前的鋯合金-4的合金組成進(jìn)行了改動，研制一種具有改善的耐腐蝕性的用于核燃料包復(fù)層的材料。即，將錫的量降低。加入鈮作為補償，控制合金中氮的量低于60ppm。鋯合金含0.2到1.15重量％的錫，0.19到0.6重量％的鐵(優(yōu)選0.19到0.24重量％)，0.07到0.4重量％的鉻(優(yōu)選0.07到0.13重量％)，0.05大0.5重量％的鎳，低于60ppm的氮。
另外，在USP 5,017,336中通過添加鈮、鉭、釩和鉬改變鋯合金-4的組成。具體說來，鋯合金含有0.2到0.9重量％的錫，0.18到0.6重量％的鐵，0.07到0.4重量％的鉻，0.05到0.5重量％的鈮，0.01到0.2重量％的鉭，0.05到1重量％的釩，0.05到1重量％的鉬。
USP 5,196,163或JP 63,035,751公開的鋯合金，其組成也與鋯合金-4基本相似，含有鉭和錫，鐵和鎳，可選含有鈮。合金含有0.2到1.15重量％的錫，0.19到0.6重量％的鐵(優(yōu)選0.19到0.24重量％)，0.07到0.4重量％的鉻(優(yōu)選0.07到0.13重量％)，0.01到0.2重量％的鉭，0.05到0.5重量％的鈮和低于60 ppm的氮。
在FRP 2,769,637中公開的鋯合金與上述合金的組成類似。具體說來，該合金含有0.2到1.7重量％的錫，0.18到0.6重量％的鐵，0.07到0.4重量％的鉻，0.05到1.0重量％的鈮，和可選0.01到0.1重量％的鉭，以及低于60ppm的氮。另外，熱處理變量取決于所述的組成。
USP 5,560,790公開了含0.5到1.5重量％的鈮，0.9到1.5重量％的錫，0.3到0.6重量％的鐵，0.005到0.2重量％的鉻，0.005到0.04重量％的碳，0.05到0.15重量％的氧和0.005到0.015重量％的硅。限制鋯(鈮，鐵)，鋯(鐵，鉻，鈮)和(鋯，鈮)鐵沉淀物之間的距離0.20到0.40微米，限制含鐵沉淀物的體積為沉淀物總體積的60％。
JP 5,214,500公開用來改善耐腐蝕性和沉淀物大小的合金組合物。該合金組合物含有0.5到2.0重量％的錫，0.05到0.3重量％的鐵，0.05到0.3重量％的鉻，0.05到0.15重量％的鎳，0.05到0.2重量％的氧，0到1.2重量％的鈮和其余量的鋯，沉淀物的大小被限制在低于0.5微米。
JP 8,086,954公開了在α期熱和冷軋過程中的熱處理變量，鋯合金含有0.4到1.7重量％的錫，0.25到0.75重量％的鐵，0.05到0.30重量％的鉻，0到0.10重量％的鎳，和0到1.0重量％的鈮。
JP 8,114,688中公開了雙聯(lián)式鋯合金，其內(nèi)層由錫-鐵-鉻-鎳合金形成，含有0.05到0.75重量％的鈮和0到0.02重量％的硅，用來降低應(yīng)力腐蝕開裂和氫吸收造成的二次腐蝕。
JP 9,111,379公開了的鋯合金含0.5到1.7重量％的錫，0.1到0.3重量％的鐵，0.05到0.2重量％的鉻，0.05到0.2重量％的銅，0.01到1.0重量％的鈮，0.01到0.20重量％的鎳，該合金能防止結(jié)節(jié)腐蝕。
JP 10,273,746公開了具有改善的可加工性和耐腐蝕性的鋯合金，該合金含有0.3到0.7重量％的錫，0.2到0.25重量％的鐵，0.1到0.15重量％的鉻，和0.05到0.20重量％的鈮。
在EP 198,570中，在鋯-鈮合金中的鈮的量被限制在1到2.5重量％，并建議了熱處理的溫度。在該專利中，含有鈮的第二相應(yīng)當(dāng)均勻分布，大小應(yīng)當(dāng)?shù)陀?00埃。
USP 5,125,985中公開的合金含有0.5到2.0重量％的鈮，0.7到1.5重量％的錫，選自鐵，鎳和鉻的一種或多種元素，其量為0.07到0.28重量％。根據(jù)制造方法可以控制蠕變強度。這里，該制造方法的特征在于引入β-淬火熱處理。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中用于核燃料包復(fù)層的鋯合金的特征在于含有鈮，以改善耐腐蝕性。然而，考慮到惡劣的操作環(huán)境，使用鋯合金作為核燃料包復(fù)層就受到限制。因此，就需要研制一種先進(jìn)的具有出色的耐腐蝕性和較高的強度的鋯合金。
我們，本發(fā)明的發(fā)明人，一直在從事增強新型鋯合金-4的耐腐蝕性，從而發(fā)展出一種含鈮的鋯合金，通過添加少量鐵，鉬，銅，錳等來改善鋯合金的耐腐蝕性。
本發(fā)明的目的是提供具有出色的耐腐蝕性的新型鋯合金組合物。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于核燃料包復(fù)層的鋯合金。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種先進(jìn)的具有出色的耐腐蝕性的含鈮鋯合金。
特別是，本發(fā)明提供了含鈮的鋯合金；選自鐵，鉬，銅，錳和鉻的一種或多種元素；氧；硅；和其余量的鋯。另外，可選含有錫。
在本發(fā)明的實施方案中，提供了一種鋯合金，該合金含有0.8到1.2重量％的鈮；選自鐵，鉬，銅，和錳的一種或多種元素，其含量各是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，也提供了一種鋯合金，該合金含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫(Sn)；一種選自鐵，鉬，銅，和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
在本發(fā)明的另外一個實施方案中，也提供了一種鋯合金，該合金含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫；0.1到0.3重量％的鐵，一種選自鉻(Cr)，鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
在本發(fā)明的另外一個實施方案中，還提供了一種鋯合金，該合金含有0.3到1.2重量％的鈮；0.4到1.2重量％的錫；0.1到0.5重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
優(yōu)選實施方案的描述通過包含少量的鐵，鉬，銅，錳等改善了本發(fā)明的含鈮鋯合金的機械強度和耐腐蝕性，尤其是耐腐蝕性。
對于高燃燒燃料包復(fù)層，主要考慮腐蝕加速和輻照蠕變，尤其是前者。因此，本發(fā)明主要旨在改善鋯合金的耐腐蝕性。
在選擇合金元素時要考慮鋯的中子效應(yīng)，生產(chǎn)成本，可加工性，和熔合特性。另外，基于目前的出版文獻(xiàn)詳細(xì)評價每種合金元素對耐腐蝕性，氫吸收性，機械特性和蠕變特性的影響，也詳細(xì)評價了其它元素的影響。根據(jù)上述決定鋯合金元素和每種合金元素的量。然后，本發(fā)明人構(gòu)造了具有出色的耐腐蝕性和高強度的鋯-合金組合物。特別是，通過加入少量的鐵，鉬，銅，錳等改善了耐腐蝕性。
本發(fā)明提供了一種鋯合金，該合金含有0.8到1.2重量％的鈮；選自鐵，鉬，銅和錳的一種或多種元素，含量各為0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
該合金優(yōu)選含有，0.8到1.2重量％的鈮；一種選自鐵，鉬，銅和錳的元素，其含量為0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
另外，該合金含有0.8到1.2重量％的鈮；0.1到0.3重量％的鐵；一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量為0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
此外，本發(fā)明還提供了一種鋯合金，含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫(Sn)；一種選自鐵，鉬，銅，和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
該鋯合金優(yōu)選含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫；0.1到0.3重量％的鐵；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
另外，該鋯合金含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫；一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
此外，本發(fā)明還提供了一種鋯合金，該合金含有1.3到1.8重量％的鈮；0.2到0.5重量％的錫；0.1到0.3重量％的鐵，一種選自鉻(Cr)，鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
此外，本發(fā)明還提供了一種鋯合金，該合金含有0.3到1.2重量％的鈮；0.4到1.2重量％的錫；0.1到0.5重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
該鋯合金優(yōu)選含有0.6到1.0重量％的鈮；0.4到0.8重量％的錫；0.1到0.5重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
另外，該鋯合金含有0.8到1.2重量％的鈮；0.8到1.2重量％的錫；0.2到0.4重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
此外，該鋯合金含有0.3到0.5重量％的鈮；0.6到1.0重量％的錫；0.2到0.5重量％的鐵，0.1到0.3重量％的鉬；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的每一種合金元素的組成范圍的特性和臨界性。
(1)鈮(Nb)已知鈮能穩(wěn)定鋯的β-相，據(jù)認(rèn)為當(dāng)加入低于0.5重量％的鈮時，該材料的耐腐蝕性和可加工性得到提高。然而，也有人認(rèn)為，當(dāng)加入1.0重量％的鈮時，鋯合金具有出色的耐腐蝕性。另外，已知鈮能夠改善氫吸收性和強度。因為含有較高濃度鈮的合金對熱處理條件敏感，在本發(fā)明中加入的鈮小于1.8重量％。
(2)錫(Sn)錫穩(wěn)定鋯的α-相，并增加鋯合金的強度。只含有少量的錫，就不能達(dá)到所需的強度和蠕變抗性。相反，基于耐腐蝕性優(yōu)選降低錫的量。本發(fā)明人同時考慮強度和耐腐蝕性確定了錫的量。特別是降低了錫的量以提高耐腐蝕性，同時需要加入其它替換的合金元素代替錫來保持強度。在本發(fā)明中的錫的量基于鈮的量來控制，在本發(fā)明中加入的錫的量小于1.2％。
(3)鐵(Fe)已知鐵能夠增加耐腐蝕性，據(jù)認(rèn)為當(dāng)加入0.1到0.6重量％的鐵時通常能增加耐腐蝕性。另外，已知鐵對機械特性和氫吸收性有影響。因此，在本發(fā)明鐵的量被限制在0.1到0.5重量％。
(4)鉻(Cr)
已知鉻能夠象鐵一樣增加耐腐蝕性，在本發(fā)明鉻優(yōu)選的量被限制在0.1到0.3重量％。
(5)鉬(Mo)已知鉬能夠改善耐腐蝕性和強度。鉬的量小于0.05重量％影響耐腐蝕性，大于0.5重量％影響強度。因此，優(yōu)選加入的鉬為0.1到0.3重量％。
(6)銅(Cu)和錳(Mn)已知銅和錳能夠改善耐腐蝕性，尤其是在加入的量較少時。因此，銅和錳的量各被限制在0.1到0.3重量％。
(7)氧(O)通過固溶硬化工藝，氧能改善合金的機械強度。然而，當(dāng)大量加入氧時可加工性就降低。因此，通常加入600到1400ppm的氧。
(8)硅(Si)加入80到120ppm的硅以降低氫吸收性和延遲腐蝕速率的過渡時間。
本發(fā)明的含鈮鋯合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性。因此，本發(fā)明的鋯合金能被用作燃料棒包復(fù)層，間隔網(wǎng)，和其它在核電站反應(yīng)堆芯的結(jié)構(gòu)元件。使用本發(fā)明的鋯合金作上述結(jié)構(gòu)元件的材料，有可能達(dá)到在高溫燃燒的核燃料棒的完整性，延長使用壽命。
根據(jù)下面的實施例可以更好地理解本發(fā)明，但該實施例只是用來進(jìn)行說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1-22鋯合金1-22的制備制備具有下表1組成的鋯合金。下表1列出了通過化學(xué)分析測定的本發(fā)明的鋯合金的化學(xué)組成。
表1鋯合金的組分
制造過程如下。
(1)金屬錠的制備使用真空電弧熔解(VAR)方法把表1中列出的合金組合物熔化到400 g金屬珠中制備金屬錠。重復(fù)該工藝5次，以防止雜質(zhì)偏析和合金元素的不均勻分散。
在直徑70mm的水冷式銅爐中，真空度約2×10-1托，電流1,000A和冷卻水壓1kgf/cm2的條件下進(jìn)行熔化過程。將爐室壓力降低到1×10-5托，并用氬氣充滿爐室，避免合金在熔化過程中氧化。熔化后，保持爐室壓力在1×10-4托，通過氬氣流冷卻爐室，避免樣品表面在冷卻過程中被氧化。
(2)β-加熱處理通過對處于β-區(qū)的金屬錠固溶處理進(jìn)行β-加熱處理以均勻化合金組合物。用厚度為1mm的不銹鋼將樣品進(jìn)行包復(fù)層，在1050℃加熱20分鐘，然后在水中冷卻，以避免氧化樣品。然后，將樣品在80℃充分干燥24小時，以去除在包復(fù)層中殘留的水。
(3)熱軋和熱處理通過使用100噸大小的輥軋機進(jìn)行熱軋。將樣品在650℃預(yù)加熱20分鐘后，在一個通道碾軋使其厚度減少70％。熱軋后，除去包復(fù)層，使用酸洗液(HF∶濃HNO3∶H2O＝5∶45∶50(v/v/v))去除在β-處理或熱軋中形成的氧化層。另外，在酸洗后使用電線刷完全機械去除部分殘留的氧化物。
(4)冷軋和熱處理把樣品在590℃下退火30分鐘，以消除熱軋后殘留的應(yīng)變，并防止樣品在冷加工時發(fā)生斷裂。首先使用一個70噸大小的碾軋機將樣品冷軋在一個通道將其厚度減少約0.5mm(厚度減少約50％)。在第一次冷軋后，將樣品退火使之在580℃重結(jié)晶。進(jìn)行兩次冷軋，厚度分別降低45％和50％。最后在470℃熱處理樣品3小時以釋放應(yīng)力。
實驗實施例腐蝕檢測用鋯合金片制備15×25×0.7mm的樣品，拋光到800細(xì)度，并用溶液(HF∶濃HNO3∶H2O＝5∶45∶50(v/v/v))酸洗。
在高壓釜360℃水氣(189.9Mpa)，360℃ 70ppm的LiOH水溶液和400℃蒸汽(10.3Mpa)下100-250天進(jìn)行腐蝕測定。通過測定腐蝕樣品的增重定量評估腐蝕速率。使用被用作核燃料包復(fù)層的常規(guī)的鋯合金-4作為對比。腐蝕結(jié)果列于下表2中。
表2腐蝕檢測
從表2中可以看到，與現(xiàn)存的鋯合金-4相比，本發(fā)明的鋯合金表現(xiàn)出較好的耐腐蝕性。在高壓釜360℃水氣下100天、120天、和250天，受腐蝕的鋯合金-4的增重分別是50、74、94mg/dm2。相反，本發(fā)明腐蝕的鋯合金增重比鋯合金-4低?？梢源_定，除了在水氣外本發(fā)明的鋯合金在LiOH水溶液和蒸汽中也表現(xiàn)出出色的耐腐蝕性。特別是，當(dāng)實驗時間增加時，鋯合金-4與本發(fā)明的鋯合金的增重差異也隨之增加。這就是說，與現(xiàn)存的鋯合金-4相比，本發(fā)明的高合金的耐腐蝕性更長。
已經(jīng)舉例描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解到使用的術(shù)語是為了說明本發(fā)明的特性，而不是要限制本發(fā)明。根據(jù)上述說明可以對本發(fā)明進(jìn)行許多修改和變化。因此，應(yīng)當(dāng)理解到在待審批的權(quán)利要求
書范圍內(nèi)，也可以另外實行本發(fā)明，而不象具體描述的那樣。
權(quán)利要求
1.一種鋯合金，其特征在于該合金含有如下組分0.3到1.2重量％的鈮；0.4到1.2重量％的錫；0.1到0.5重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
2.如權(quán)利要求
1所述的鋯合金，其特征在于該合金含有如下組分0.6到1.0重量％的鈮；0.4到0.8重量％的錫；0.1到0.3重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
3.如權(quán)利要求
1所述的鋯合金，其特征在于該合金含有如下組分0.8到1.2重量％的鈮；0.8到1.2重量％的錫；0.2到0.4重量％的鐵，一種選自鉬，銅和錳的元素，其含量是0.1到0.3重量％；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
4.如權(quán)利要求
1所述的鋯合金，其特征在于該合金含有如下組分0.3到0.5重量％的鈮；0.6到1.0重量％的錫；0.2到0.5重量％的鐵，0.1到0.3重量％的鉬；600到1400ppm的氧；80到120ppm的硅；和其余量的鋯。
專利摘要
用于核燃料包復(fù)層的有優(yōu)良的耐腐蝕性的含鈮鋯合金。包括如下重量組成鈮0.8－1.2％、選自鐵，鉬，銅，和錳的一種或多種元素，含量各是0.1－0.3％；或鈮1.3－1.8％、錫0.2－0.5％、一種選自鐵，鉬，銅，錳的元素，為0.1－0.3％；或鈮1.3－1.8％、錫0.2－0.5％、鐵0.1－0.3％、一種選自鉻，鉬，銅和錳的元素，為0.1－0.3％；或鈮0.3－1.2％、錫0.4－1.2％、鐵0.1－0.5％、一種選自鉬，銅和錳的元素，為0.1－0.3％；其余成分為氧600－1400ppm；硅80－120ppm；和其余量的鋯。
文檔編號G21C3/07GKCN1421537SQ02150543
公開日2003年6月4日 申請日期2000年3月14日
發(fā)明者鄭龍煥, 白種爀, 崔秉權(quán), 金敬鎬, 李明鎬, 樸相允, 南喆, 鄭然浩 申請人:韓國原子力研究所, 韓國電力公社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan