[发明专利]一种锆合金热轧板材的制备方法

说明书

本发明实施例公开了一种锆合金热轧板材的制备方法，包括：将预设尺寸和预设重量的锆合金铸锭保温后进行锻造、热处理、第一次表面处理、保温后进行锻造、第二次表面处理、多道次热轧及真空退火。本发明实施例所制得的锆合金热轧中厚板材具有优异的抗腐蚀性能、机械性能、且组织均匀细微，达到了核反应堆用锆合金中厚板材技术标准要求。本发明工艺简单、制备流程短，生产成本低，有望改变国内高性能锆合金中厚板材长期依赖进口的局面。

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种锆合金热轧板材的制备方法。

背景技术

锆及锆合金由于其具有优良的核性能、良好的综合力学性能和良好的压力加工成型性能、焊接性能以及耐高温高压水蒸汽腐蚀性能而被广泛应用于制造核反应堆堆芯的结构材料。

国内自主生产的锆合金板材大都以厚度小于等于5mm薄板为主，目前生产工艺较为成熟。但对于厚度在6-12mm锆合金热轧中厚板材生产，普遍存在板材微观组织中出现异常粗大晶粒的问题，该问题会引起材料抗腐蚀性能和机械性能急剧下降，直接影响成品性能。

目前，国内锆合金中厚板材大都使用进口锆合金半成品板坯加工而成。这种局面大大限制了国内锆合金中厚板材的发展，因此必须抓紧自主创新，尽快开发锆合金中厚板材生产和加工技术。

发明内容

本发明目的是提供一种锆合金热轧板材的制备方法，以克服上述现有技术的不足，有望改变国内对核反应堆用锆合金中厚板材长期依赖进口的局面。

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种锆合金热轧板材的制备方法，包括：将预设尺寸和预设重量的锆合金铸锭保温后进行锻造，得到第一预设厚度的锻造板坯；对锻造板坯进行热处理；对热处理后的锻造板坯进行第一次表面处理；对第一次表面处理后的锻造板坯保温后进行锻造，得到第二预设厚度的初级板坯；对初级板坯进行第二次表面处理；对第二次表面处理后的初级板坯保温后进行多道次热轧，得到第三预设厚度的中间板坯；对中间板坯进行真空退火，得到锆合金成品板材。

可选的，将预设尺寸和预设重量的锆合金铸锭保温后进行锻造的步骤为：在900-1200℃的温度下保温120-300min；将保温后的锆合金铸锭进行锻造，其中控制终锻温度＞600℃。

可选的，对锻造板坯进行热处理的步骤为：将锻造板坯在＞950℃的温度下保温60-200min；对保温后的锻造板坯在淬火介质中进行淬火。

可选的，对保温后的锻造板坯在淬火介质中进行淬火的步骤为：控制淬火介质的温度不超过35℃；控制锻造板坯在淬火介质中停留时间＞20min。

可选的，淬火介质为水。

可选的，对表面处理后的锻造板坯保温后进行锻造的步骤包括：对表面处理后的锻造板坯在800-1000℃的温度条件下保温60-150min；进行锻造，控制终锻温度＞600℃。

可选的，对第二次表面处理后的初级板坯保温后进行多道次热轧的步骤包括：对第二次表面处理后的初级板坯在600-800℃温度下保温60-120min；进行多道次热轧，其中控制终轧温度＞600℃。

可选的，多道次热轧为2-5道次热轧。

可选的，多道次热轧的步骤中，控制每次热轧道次变形量为10-40％。

可选的，对中间板坯进行真空退火的步骤中，在550-750℃和真空度≤1.0×10^-1Pa的条件下，对中间板坯进行真空退火，真空退火时间为180-240min。

可选的，本发明的锆合金热轧板材的制备方法，还包括：对多道次热轧后的第三预设厚度的中间板坯进行喷砂或扒皮；对喷砂或扒皮后的中间板坯进行酸洗，得到第四预设厚度的中间板坯。

可选的，酸洗步骤所用的酸洗液按体积配比包括：10-35％的硝酸，0.5-5.0％的氢氟酸，余量为水。