[发明专利]具有优异回复性能的高导电Pb-Li-K铅锂合金

说明书

本发明公开了具有优异回复性能的高导电Pb‑Li‑K铅锂合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li:0.8‑2.0wt.%,K:0.4‑0.8wt.%；Sn:1.5‑2.8wt.%,V:0.6‑1.2wt.%，Pt:0.4‑0.8wt.%,Mo:0.2‑0.8wt.%,余量为铅。该铅锂合金具有传统屏蔽材料用铅合金不具备的优秀的回复性能，并具备高的导电性能。可以广泛的应用于多种屏蔽条件下使用的合金，且具备优异的防辐射性能。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种铅锂合金。

背景技术

核能源系统的核心部分是反应堆，核裂变(或聚变)产生不同能级的中子、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线。反应堆屏蔽是用一定厚度的屏蔽材料包围反应堆，用以阻挡或减弱反应堆发出的大量中子和γ射线。中子与屏蔽材料的各原子核发生相互作用的结果，可以改变中子的能量和运动方向，中子也可能被原子核吸收。

对辐射屏蔽材料进行设计时要考虑三个主要的标准。1:)屏蔽材料必须基本满足辐射屏蔽要求，即对中子、γ射线具有良好的慢化或屏蔽效果;2:)屏蔽材料一定要有较好的物理力学性能以满足应用;3:) 材料在使用过程中要保持良好的结构完整性。国内外对屏蔽合金材料已进行了大量的研究，很多屏蔽材料已得到广泛的应用。

一般来说，大多的屏蔽合金材料含有铅或者是铅合金。屏蔽铅合金具有很独特的性能：(1)性能优良、成本适中、工艺成熟。在核石油勘探等领域存在着较大应用前景。有良好的多重辐射屏蔽性能。(2)第二相由于稳定性高，不会因长期保持而导致合金软化，从而可使铅得到有效的强化，在较高温度下也能保持较高的强度性质。(3)拥有良好的延展性能，可以有效降低铅合金的加工难度，满足作为结构工程材料使用的需要。

尽管目前有大量关于核屏蔽材料的研究，但这些材料仍然存在强韧性难以满足作为结构屏蔽材料的要求、耐热性不好、综合屏蔽效果不良、体积大难于移动及抗辐照能力较差等问题。同时兼顾功能和结构一体化的要求，严重限制了其在屏蔽系统中的应用。扩大核能利用是关系国计民生的重要事业，加速核电发展是我国的重要能源战略。而核反应堆运行、核燃料循环、核设施退役等环节中产生的核废料有强放射性。性能优良、成本适中、工艺成熟的高强铅基屏蔽材料在核电设施及核废料贮运等领域存在较大应用前景。研制开发高强铅基屏蔽材料并进一步提高其性价比，将在军事、民用领域得到广阔应用，意义重大。

在铅合金中加入锂后，通过优化合金的成分和配比能使得铅合金的有良好的多重辐射屏蔽性能。铅锂合金在熔炼和成型过程中极易发生氧化、燃烧甚至爆炸，不仅给零件的成型与性能造成危害，还很容易伤及人体和污染环境。铅锂合金产业化的一个重要方向就是如何阻止其高温下的氧化燃烧。目前冶炼工业中常采用氯化盐熔剂保护法与惰性气体保护法。但是，这两种方法都有其难以避免的缺陷，如易产生有毒气体污染环境和造成熔剂夹杂而损害合金性能。此外，熔炼、浇注设备和工艺复杂，加大了成本。解决铅锂合金在大气中熔炼时产生燃烧的另一个途径是向铅锂合金中添加合金元素，通过合金化的方法达到阻燃目的。合金化阻燃法其机理是在铅锂合金熔炼过程中添加特定的合金元素来影响合金氧化的热力学与动力学过程，形成具有保护作用的致密氧化膜和氮化膜，达到阻止合金剧烈氧化和氮化的目的，并且铅锂合金在后续加工过程中的氧化燃烧的倾向大大降低，从而提高铅锂合金的加工安全性。铅锂合金不仅具备优异的铸造性能,其耐高温性能也远远高于现有的屏蔽材料用铅合金。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以在350-400度大气条件下进行熔炼的具有优异回复性能的高导电Pb-Li-K铅锂合金及其加工工艺。且在此温度区间熔炼的合金最终产品不仅具备优异的回复性能,其导电性能也远远高于现有的屏蔽材料用铅合金。该方法还具有生产成本低，便于大规模生产的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：