[发明专利]一种制备锆及锆合金管件的方法

说明书

技术领域

一种制备锆及锆合金管件的方法，涉及一种锆及锆合金管件的热成型方法。

背景技术

锆是一种稀有金属，熔点为1852℃，密度6.49克/厘米³。其可塑性好，易于加工成板、丝等。具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。锆在地壳中的丰度居第20位，几乎与铬一般多。腐蚀和吸氢是锆及锆合金应用中的两个重要问题，锆及锆合金在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，在吸氢后其耐腐蚀性能显著下降，氢化锆沿着熔区边界集中析出，影响锆及锆合金的力学性能的均匀性。

由于锆及锆合金具有超高的硬度和强度特性，因此在制备锆及锆合金管件时，为便于成型，需要将材料加热到500℃左右。但锆及锆合金材料在加热时会大量地吸收氧、氢、氮等气体，在吸氢后其耐腐蚀性能和力学性能显著下降。目前常采用的保护方法为在锆及锆合金板(管)表面涂敷抗高温氧化涂层。但是，加热制备锆及锆合金管件时，由于锆及锆合金板(管)材在压制(推制)过程中会产生比较大的变形，变形率大的地方能够达到20％，这样就会造成高温涂料层开裂，失去对锆及锆合金板(管)表面的保护作用。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效克服在加热制备锆及锆合金管件时，锆及锆合金材料大量地吸收氧、氢、氮等气体，导致耐腐蚀性能和力学性能显著下降问题的制备锆及锆合金管件的方法。

本发明的目的过以下技术方案实现的。

一种制备锆及锆合金管件的方法，其特征在于其过程首先采用冷加工将锆及锆合金材下料，然后用不锈钢或紫铜板将锆及锆合金材包覆在内，再进行加热压制或推制，热压制或推制工序完毕后，自然冷却至室温，将不锈钢板或紫铜板除去，制备出锆及锆合金管件。

本发明的一种制备锆及锆合金管件的方法，其特征在于包覆锆及锆合金材的不锈钢或紫铜板的厚度为0.8～1mm。

本发明的一种制备锆及锆合金管件的方法，其特征在所述进行加热压制过程的温度为300～800℃。

本发明的一种制备锆及锆合金管件的方法，对锆及锆合金材料下料时采用冷加工的方法，其目的是防止在下料过程中造成锆及锆合金材料大量吸附氧、氢、氮等气体，还可以避免在材料边缘造成热影响区，从而影响最终制品的性能；选用厚度1mm以下的不锈钢或紫铜板将需要加热的锆及锆合金材料包覆在内，隔绝其与空气直接接触，防止锆及锆合金材料在加热时大量地吸收氧、氢、氮等气体，保证所得锆及锆合金管件的耐腐蚀性能和力学性能。有效解决了锆及锆合金材料在加热时大量地吸收氧、氢、氮等气体，其耐腐蚀性能和力学性能显著下降的问题。

具体实施方式

一种制备锆及锆合金管件的方法，首先根据所需要热成型的锆及锆合金管件，划出其下料图，然后采用冷加工的方法下料(水切割)，这样可以避免在下料时锆及锆合金材料吸收氧、氢、氮等气体，同时没有热影响区。然后同样采用冷加工的方法切割两块不锈钢板或紫铜板，要求其形状与需要加热的锆及锆合金板(管)材相同、四边尺寸各大2～10mm(根据锆及锆合金板的厚度而定)、厚度0.8～1mm。在锆及锆合金板(管)的正、反面(内、外面)各放置一张不锈钢板或紫铜板，用榔头敲击折边与锆板(管)紧贴，然后用氩弧焊焊上，将锆及锆合金板(管)密封在不锈钢板或紫铜板内，隔绝其与空气直接接触，防止在加热时大量地吸收氧、氢、氮等气体。然后将包覆好的锆及锆合金板(管)加热到300～800℃进行压制(推制)。当热压制或推制工序完毕后，自然冷却至室温，用手持砂轮机将四边的不锈钢板或紫铜焊缝磨开，取出压制(推制)好的锆及锆合金管件。

实施例1

首先根据所需要热成型的锆管件，划出其下料图，然后采用冷加工的方法下料(水切割)，采用冷加工的方法切割两块不锈钢板，要求其形状与需要加热的锆材相同、四边尺寸各大2mm、厚度0.8mm。在锆及锆合金材的正、反面各放置一张不锈钢板或紫铜板，用榔头敲击折边与锆板材紧贴，然后用氩弧焊焊上，将锆材密封在不锈钢板内，隔绝其与空气直接接触，然后将包覆好的锆材加热到800℃进行压制。当热压制或推制工序完毕后，自然冷却至室温，用手持砂轮机将四边的不锈钢板或紫铜焊缝磨开，取出压制(推制)好的锆管件。

实施例2