[发明专利]超临界水冷堆中燃料包壳的奥氏体不锈钢新材料及制造工艺

权利要求书

1.一种超临界水冷堆中燃料包壳的奥氏体不锈钢新材料，其合金组成包含以下按重量百分比计量的合金元素：

Si：      0.1～1.5％；

Mn：     0.1～2.0％；

Ti：      0.03～1％；

Nb或Zr：0.01～1％；

Y：      0.01～0.5％，

Cr：     15～35％；

Ni：     12.0～35％；

余量为Fe。

2.制造权利要求1所述超临界水冷堆中燃料包壳的奥氏体不锈钢新材料，釆用以下工艺步骤：

步骤一 配料：

按照权利要求1所述奥氏体不锈钢新材料合金组成元素配料，并补加该新材料合金重量0.05%～0.1%的脱氧剂Ca；

步骤二 坩埚和模具除气：

将坩埚和铸造模具放置在高温干燥箱内加热至200℃～1200℃，保温1h～10h，进行除气；

步骤三 真空感应熔炼：

将除气后的坩埚和铸造模具从高温干燥箱中取出，先将配料的Fe、Cr和Ni放入坩埚中，打开真空感应炉炉门，依次将铸造模具和装有Fe、Cr和Ni配料的坩埚置于真空感应炉的底部和中部，再将配料Si、Mn、Ti、Nb或Zr、Y和0.05%～0.1%的脱氧剂Ca，依次放入真空感应炉上部的加料器中，关闭炉门，将真空感应炉抽真空至10^-2Pa时，送电熔炼坩埚中的Fe、Cr和Ni物料，熔炼温度为1400℃~1600℃，初始功率为5 KW，然后提升功率至20KW，待坩埚内形成熔池且熔池中无其它未熔金属后，将真空感应炉上部加料器中的Si、Mn、Ti、Nb或Zr、Y配料依序放入坩埚熔池中熔炼，最后将加料器中的脱氧剂Ca放入熔池中对合金熔液进行脱氧，在1450℃~1650℃温度时，将坩埚中熔炼的脱氧合金熔液浇注到真空感应炉底部的铸造模具中形成铸锭，待模具冷却后将铸锭出炉；

步骤四 电弧熔炼：

将出炉的铸锭切除冒口，在950℃~1150℃将其锻造成Φ50mm~60mm的圆棒，打磨光洁制成自耗电极；将其焊接在真空自耗电弧炉的辅助电极上，抽真空使真空自耗电弧炉的真空度到达10^-2Pa，然后测漏，确保电弧炉漏率低于1.0Pa/min时开始通电起弧，在电压20V~35V，电流为1200A~2000A下熔化自耗电极，使其合金熔液进入真空自耗电弧炉的水冷铜坩埚内进行熔炼，直到将自耗电极全部熔化，冷却后将合金锭出炉；

步骤五 锻造：

在1000℃~1150℃温度下对出炉的合金锭进行锻造，锻造比为1.5~6.0；

步骤六 热轧：

在950℃~1100℃温度下将锻造的合金锭进行热轧，轧制变形量为20%~80%，锻造的合金锭被轧制成板材；

步骤七  热处理：

将轧制成的合金板材放入真空热处理炉中，将其加热到950℃~1150℃，再保温5min ~60min，然后空冷退火；

步骤八  冷轧与真空退火细晶化处理 ：

对退火后的合金板材进行冷轧，冷轧量为5%~20%，然后置于真空热处理炉中进行真空退火，退火温度为850℃~1050℃，退火时间为20min~60min；

步骤九 ：重复步骤八所述冷轧和真空退火工艺过程2~5次。